JP3513796B2 - 飛灰中のダイオキシン類分解方法 - Google Patents
飛灰中のダイオキシン類分解方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、産業廃棄物焼却炉
からの飛灰中に含まれるダイオキシン類を分解する方法
に関する。 【０００２】 【発明の背景】都市ごみ焼却炉や産業廃棄物焼却炉から
排出される排ガス中に含まれるダイオキシン類が人体に
及ぼす影響が問題となり、上記排ガス中のダイオキシン
類の排出規制が実施されることとなった。そのため、排
出基準を満足するために各種の技術が導入されており、
例えば、都市ごみ焼却炉や産業廃棄物焼却炉から出た排
ガスを、急冷した後、バグフィルタや電気集塵機によっ
て集塵し、それによって排ガス中からダイオキシン類を
含む飛灰を分離除去する手段が採用されている。ところ
が、排ガスの集塵により生成された飛灰も、依然ダイオ
キシン類を含んでいるため、これを例えば埋立て処理す
るにしても、ダイオキシン類を分解して無害化しておく
必要があった。 【０００３】 【従来の技術および発明が解決しようとする課題】この
ような飛灰中のダイオキシン類を分解する方法として、
従来、飛灰を不活性ガス雰囲気中で２００℃〜５５０℃
の温度で加熱し脱塩素化する方法が提案されている。 【０００４】しかしながら、上述した従来の方法は、都
市ごみ焼却炉からの飛灰についてはダイオキシン類の分
解を良好に行なうことができたが、産業廃棄物焼却炉か
らの飛灰についてはダイオキシン類の分解が良好に行な
われなかった。 【０００５】本発明の目的は、産業廃棄物焼却炉からの
飛灰に含まれるダイオキシン類を分解する方法を提供す
ることにある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するにあ
たって、本発明者らは、まず、都市ごみ焼却炉から出た
排ガスをバグフィルタにより集塵して得られた飛灰（以
下、「飛灰１」という。）と、産業廃棄物焼却炉から出
た排ガスをバグフィルタにより集塵して得られた飛灰
（以下、「飛灰２」という。）について、それぞれ元素
分析を行なった。図１は、飛灰１および飛灰２の元素分
析の結果を示すものである。図１から明らかなように、
飛灰１では、Ｃａが最も多く、次いでＳｉ、Ａｌ等が多
くみられるが、Ｃｌが相対的に少ない。塩素イオンの結
合は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、Ｐｂ等のその
他の金属の優先順位で起こることから、飛灰１の場合、
少なくともＣａは水酸化物の形で存在していると考えら
れる。一方、飛灰２は、Ｎａ、Ｋ、Ｃｌを多く含んでお
り、これらの元素は塩化ナトリウムおよび塩化カリウム
として存在し、飛灰２のベース物質を構成している。ま
た、飛灰２は、Ｚｎ、Ｐｂも相対的に多く含んでおり、
これらの元素はＺｎＣｌ2 、ＰｂＣｌ2 といった低融点
物質として存在している。 【０００７】また、１ｇの飛灰１を１００ｇの水に溶解
させた水溶液についてｐＨを測定したところ、ｐＨ１
２．８であった。同様に、１ｇの飛灰２を１００ｇの水
に溶解させた水溶液についてｐＨを測定したところ、ｐ
Ｈ５．４であった。これらの測定結果から、飛灰１はア
ルカリ性状態にあり、飛灰２は弱酸性状態にあることが
判明した。なお、飛灰１がアルカリ性状態にあるという
上記測定結果からみても、飛灰１中のＣａが水酸化物の
形で存在していることが裏付けられる。 【０００８】次に、本発明者らは、飛灰１および飛灰２
について、加熱によるダイオキシン類の分解実験を行な
った。実験装置としては電気加熱炉を用い、この炉内を
窒素ガス雰囲気にした状態で、各飛灰を２５０〜３５０
℃の温度で１時間加熱した。加熱後、飛灰を取り出して
ダイオキシン類の分解率を調べた。なお、一般的にダイ
オキシン類の濃度はＴＥＱ（毒性等価換算濃度）で表さ
れるが、これは物理化学現象を解析する場合には不適当
と考えられるので、ここではトータルのダイオキシン類
で議論する。もちろん、トータルのダイオキシン類が減
少すれば、特別な理由の無い限りＴＥＱも減少すると考
えられる。 【０００９】図２は、各飛灰についての加熱温度とダイ
オキシン分解率との関係を示すものである。図２から判
るように、飛灰１の場合、ポリ塩化ジベンゾ−ｐ−ダイ
オキシン（以下「ＰＣＤＤｓ」という。）、ポリ塩化ジ
ベンゾフラン（以下「ＰＣＤＦｓ」という。）ともに、
加熱温度の上昇に伴って分解率が増加している。一方、
飛灰２の場合、加熱温度が３００℃を越えると、分解率
がマイナスの値、即ち、ダイオキシン類が増加したこと
を示している。 【００１０】図３および図４は、飛灰２についての加熱
温度とダイオキシン類分解率の関係を、ダイオキシン類
の種類別に詳細に調べた結果を示している。図３から判
るように、ＰＣＤＤｓの場合、相対的に塩素数の少ない
テトラクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシン（Ｔ４ＣＤＤ
ｓ）、ペンタクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシン（Ｐ５
ＣＤＤｓ）およびヘキサクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキ
シン（Ｈ６ＣＤＤｓ）についてはプラスの分解率を示し
ているが、相対的に塩素数の多いヘプタクロロジベンゾ
−ｐ−ダイオキシン（Ｈ７ＣＤＤｓ）およびオクタクロ
ロジベンゾ−ｐ−ダイオキシン（Ｏ８ＣＤＤｓ）につい
てはマイナスの分解率を示している。また、図４から判
るように、ＰＣＤＦｓの場合、加熱温度が３００℃を越
えるときには、テトラクロロジベンゾフラン（Ｔ４ＣＤ
Ｆｓ）、ペンタクロロジベンゾフラン（Ｐ５ＣＤＦ
ｓ）、ヘキサクロロジベンゾフラン（Ｈ６ＣＤＦｓ）、
ヘプタクロロジベンゾフラン（Ｈ７ＣＤＦｓ）およびオ
クタクロロジベンゾフラン（Ｏ８ＣＤＦｓ）のいずれに
ついてもマイナスの分解率を示しており、特に塩素数が
大きいものほど加熱温度が３５０℃のときの分解率が著
しく低下している。つまり、飛灰２の場合、３００℃を
越える温度で加熱すると、塩素数の多いダイオキシン類
が増加するという多塩素化反応が起こっており、この反
応は特にＰＣＤＦｓについて顕著である。 【００１１】さらに、加熱後の各飛灰の状態を肉眼およ
び顕微鏡で観察したところ、飛灰１については、いずれ
の加熱温度の場合でも、加熱前の状態と比べて変化がみ
られなかった。これに対し、飛灰２については、加熱温
度が３００℃以上の場合、肉眼で観察すると収縮したよ
うに見え、さらに顕微鏡で観察すると飛灰粒子が融着し
た状態になっていた。 【００１２】以上の実験結果を総合すると、飛灰２につ
いてのダイオキシン類の多塩素化反応のプロセスは、次
のように考えることができる。まず、飛灰２には、塩化
ナトリウムや塩化カリウムといった塩化物が大半を占め
るベース物質と、ＰｂＣｌ2、ＺｎＣｌ2 等の低融点物
質と、ダイオキシン類とが共存している。このような組
成の飛灰２を、そのベース物質と低融点物質との共融点
（２６０℃）以上に加熱すると、局部的に低融点物質の
周囲が融解して融液状態になる。なお、この共融点は飛
灰の組成に依存するものであって、飛灰１ｇを水１００
ｇに溶解させた水溶液のｐＨが７付近になる場合には、
共融点も３００℃になると推測できる。上記融液中には
ダイオキシン類も共存し、融液中で一部イオン化した塩
素がダイオキシン類に付加し、あるいは水素イオンと置
換することによって、多塩素化反応が起こる。このよう
にして、ダイオキシン類の多塩素化が進むと考えられ
る。 【００１３】以上の実験的事実に基づく鋭意研究の結
果、本発明を完成するに至った。 【００１４】本発明による飛灰中のダイオキシン類分解
方法は、亜鉛および／または鉛と、これに対し化学当量
以上の塩素とを含むとともに、飛灰１ｇを１００ｇの水
に溶解させた水溶液のｐＨが７以下となる産業廃棄物焼
却炉からの飛灰を、不活性ガス雰囲気中において、その
ベース物質と低融点物質との共融点よりも低い温度であ
って、かつダイオキシン類の分解が進む温度、即ち、２
００〜３００℃の温度で加熱することにより、多塩素化
によるダイオキシン類の増加を起こすことなく、ダイオ
キシン類の分解を可能にしたものである。 【００１５】 【実施例】実施例１ 前述の飛灰２（産業廃棄物焼却炉から出た排ガスをバグ
フィルタにより集塵して得られた飛灰）５０ｋｇを、電
気加熱炉に投入し、窒素ガス流中で、２００℃および２
５０℃の各温度で１〜３時間加熱した。その後、電気加
熱炉から飛灰２を取り出してダイオキシン類の分解率を
調べた。結果を、以下の表１に示す。 【００１６】 【表１】 表１から明らかなように、２００℃および２５０℃いず
れの加熱温度についてもプラスの分解率、即ち、ダイオ
キシン類の減少を示している。また、加熱時間の増加に
つれて分解率も上昇し、特に２５０℃の温度で３時間加
熱した場合には、９８．９％という極めて良好な結果が
得られた。 【００１７】参考例 飛灰２・５０ｋｇに消石灰２．５ｋｇを添加し、これら
を良く混合した。得られた混合物１ｇを１００ｇの水に
溶解させた水溶液のｐＨを測定したところ、１２であっ
た。上記混合物を電気加熱炉に投入し、窒素ガス流中
で、３００℃および３５０℃の各温度で１〜３時間加熱
した。その後、電気加熱炉から飛灰２を取り出してダイ
オキシン類の分解率を調べた。結果を、以下の表２に示
す。 【表２】 表２から明らかなように、３００℃および３５０℃いず
れの加熱温度についてもプラスの分解率、即ち、ダイオ
キシン類の減少を示している。また、加熱時間が１時間
や２時間の場合でも、実施例１の場合と比べて高い分解
率となっており、３時間の場合には分解率９９．９％で
あって、ほぼ完全にダイオキシン類が分解されていた。 【００１８】 【発明の効果】本発明によれば、従来の方法ではダイオ
キシン類の分解がうまく行なわれなかった産業廃棄物焼
却からの飛灰について、これに含まれるダイオキシン類
の分解を極めて良好に行なうことができる。
からの飛灰中に含まれるダイオキシン類を分解する方法
に関する。 【０００２】 【発明の背景】都市ごみ焼却炉や産業廃棄物焼却炉から
排出される排ガス中に含まれるダイオキシン類が人体に
及ぼす影響が問題となり、上記排ガス中のダイオキシン
類の排出規制が実施されることとなった。そのため、排
出基準を満足するために各種の技術が導入されており、
例えば、都市ごみ焼却炉や産業廃棄物焼却炉から出た排
ガスを、急冷した後、バグフィルタや電気集塵機によっ
て集塵し、それによって排ガス中からダイオキシン類を
含む飛灰を分離除去する手段が採用されている。ところ
が、排ガスの集塵により生成された飛灰も、依然ダイオ
キシン類を含んでいるため、これを例えば埋立て処理す
るにしても、ダイオキシン類を分解して無害化しておく
必要があった。 【０００３】 【従来の技術および発明が解決しようとする課題】この
ような飛灰中のダイオキシン類を分解する方法として、
従来、飛灰を不活性ガス雰囲気中で２００℃〜５５０℃
の温度で加熱し脱塩素化する方法が提案されている。 【０００４】しかしながら、上述した従来の方法は、都
市ごみ焼却炉からの飛灰についてはダイオキシン類の分
解を良好に行なうことができたが、産業廃棄物焼却炉か
らの飛灰についてはダイオキシン類の分解が良好に行な
われなかった。 【０００５】本発明の目的は、産業廃棄物焼却炉からの
飛灰に含まれるダイオキシン類を分解する方法を提供す
ることにある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するにあ
たって、本発明者らは、まず、都市ごみ焼却炉から出た
排ガスをバグフィルタにより集塵して得られた飛灰（以
下、「飛灰１」という。）と、産業廃棄物焼却炉から出
た排ガスをバグフィルタにより集塵して得られた飛灰
（以下、「飛灰２」という。）について、それぞれ元素
分析を行なった。図１は、飛灰１および飛灰２の元素分
析の結果を示すものである。図１から明らかなように、
飛灰１では、Ｃａが最も多く、次いでＳｉ、Ａｌ等が多
くみられるが、Ｃｌが相対的に少ない。塩素イオンの結
合は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、Ｐｂ等のその
他の金属の優先順位で起こることから、飛灰１の場合、
少なくともＣａは水酸化物の形で存在していると考えら
れる。一方、飛灰２は、Ｎａ、Ｋ、Ｃｌを多く含んでお
り、これらの元素は塩化ナトリウムおよび塩化カリウム
として存在し、飛灰２のベース物質を構成している。ま
た、飛灰２は、Ｚｎ、Ｐｂも相対的に多く含んでおり、
これらの元素はＺｎＣｌ2 、ＰｂＣｌ2 といった低融点
物質として存在している。 【０００７】また、１ｇの飛灰１を１００ｇの水に溶解
させた水溶液についてｐＨを測定したところ、ｐＨ１
２．８であった。同様に、１ｇの飛灰２を１００ｇの水
に溶解させた水溶液についてｐＨを測定したところ、ｐ
Ｈ５．４であった。これらの測定結果から、飛灰１はア
ルカリ性状態にあり、飛灰２は弱酸性状態にあることが
判明した。なお、飛灰１がアルカリ性状態にあるという
上記測定結果からみても、飛灰１中のＣａが水酸化物の
形で存在していることが裏付けられる。 【０００８】次に、本発明者らは、飛灰１および飛灰２
について、加熱によるダイオキシン類の分解実験を行な
った。実験装置としては電気加熱炉を用い、この炉内を
窒素ガス雰囲気にした状態で、各飛灰を２５０〜３５０
℃の温度で１時間加熱した。加熱後、飛灰を取り出して
ダイオキシン類の分解率を調べた。なお、一般的にダイ
オキシン類の濃度はＴＥＱ（毒性等価換算濃度）で表さ
れるが、これは物理化学現象を解析する場合には不適当
と考えられるので、ここではトータルのダイオキシン類
で議論する。もちろん、トータルのダイオキシン類が減
少すれば、特別な理由の無い限りＴＥＱも減少すると考
えられる。 【０００９】図２は、各飛灰についての加熱温度とダイ
オキシン分解率との関係を示すものである。図２から判
るように、飛灰１の場合、ポリ塩化ジベンゾ−ｐ−ダイ
オキシン（以下「ＰＣＤＤｓ」という。）、ポリ塩化ジ
ベンゾフラン（以下「ＰＣＤＦｓ」という。）ともに、
加熱温度の上昇に伴って分解率が増加している。一方、
飛灰２の場合、加熱温度が３００℃を越えると、分解率
がマイナスの値、即ち、ダイオキシン類が増加したこと
を示している。 【００１０】図３および図４は、飛灰２についての加熱
温度とダイオキシン類分解率の関係を、ダイオキシン類
の種類別に詳細に調べた結果を示している。図３から判
るように、ＰＣＤＤｓの場合、相対的に塩素数の少ない
テトラクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシン（Ｔ４ＣＤＤ
ｓ）、ペンタクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシン（Ｐ５
ＣＤＤｓ）およびヘキサクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキ
シン（Ｈ６ＣＤＤｓ）についてはプラスの分解率を示し
ているが、相対的に塩素数の多いヘプタクロロジベンゾ
−ｐ−ダイオキシン（Ｈ７ＣＤＤｓ）およびオクタクロ
ロジベンゾ−ｐ−ダイオキシン（Ｏ８ＣＤＤｓ）につい
てはマイナスの分解率を示している。また、図４から判
るように、ＰＣＤＦｓの場合、加熱温度が３００℃を越
えるときには、テトラクロロジベンゾフラン（Ｔ４ＣＤ
Ｆｓ）、ペンタクロロジベンゾフラン（Ｐ５ＣＤＦ
ｓ）、ヘキサクロロジベンゾフラン（Ｈ６ＣＤＦｓ）、
ヘプタクロロジベンゾフラン（Ｈ７ＣＤＦｓ）およびオ
クタクロロジベンゾフラン（Ｏ８ＣＤＦｓ）のいずれに
ついてもマイナスの分解率を示しており、特に塩素数が
大きいものほど加熱温度が３５０℃のときの分解率が著
しく低下している。つまり、飛灰２の場合、３００℃を
越える温度で加熱すると、塩素数の多いダイオキシン類
が増加するという多塩素化反応が起こっており、この反
応は特にＰＣＤＦｓについて顕著である。 【００１１】さらに、加熱後の各飛灰の状態を肉眼およ
び顕微鏡で観察したところ、飛灰１については、いずれ
の加熱温度の場合でも、加熱前の状態と比べて変化がみ
られなかった。これに対し、飛灰２については、加熱温
度が３００℃以上の場合、肉眼で観察すると収縮したよ
うに見え、さらに顕微鏡で観察すると飛灰粒子が融着し
た状態になっていた。 【００１２】以上の実験結果を総合すると、飛灰２につ
いてのダイオキシン類の多塩素化反応のプロセスは、次
のように考えることができる。まず、飛灰２には、塩化
ナトリウムや塩化カリウムといった塩化物が大半を占め
るベース物質と、ＰｂＣｌ2、ＺｎＣｌ2 等の低融点物
質と、ダイオキシン類とが共存している。このような組
成の飛灰２を、そのベース物質と低融点物質との共融点
（２６０℃）以上に加熱すると、局部的に低融点物質の
周囲が融解して融液状態になる。なお、この共融点は飛
灰の組成に依存するものであって、飛灰１ｇを水１００
ｇに溶解させた水溶液のｐＨが７付近になる場合には、
共融点も３００℃になると推測できる。上記融液中には
ダイオキシン類も共存し、融液中で一部イオン化した塩
素がダイオキシン類に付加し、あるいは水素イオンと置
換することによって、多塩素化反応が起こる。このよう
にして、ダイオキシン類の多塩素化が進むと考えられ
る。 【００１３】以上の実験的事実に基づく鋭意研究の結
果、本発明を完成するに至った。 【００１４】本発明による飛灰中のダイオキシン類分解
方法は、亜鉛および／または鉛と、これに対し化学当量
以上の塩素とを含むとともに、飛灰１ｇを１００ｇの水
に溶解させた水溶液のｐＨが７以下となる産業廃棄物焼
却炉からの飛灰を、不活性ガス雰囲気中において、その
ベース物質と低融点物質との共融点よりも低い温度であ
って、かつダイオキシン類の分解が進む温度、即ち、２
００〜３００℃の温度で加熱することにより、多塩素化
によるダイオキシン類の増加を起こすことなく、ダイオ
キシン類の分解を可能にしたものである。 【００１５】 【実施例】実施例１ 前述の飛灰２（産業廃棄物焼却炉から出た排ガスをバグ
フィルタにより集塵して得られた飛灰）５０ｋｇを、電
気加熱炉に投入し、窒素ガス流中で、２００℃および２
５０℃の各温度で１〜３時間加熱した。その後、電気加
熱炉から飛灰２を取り出してダイオキシン類の分解率を
調べた。結果を、以下の表１に示す。 【００１６】 【表１】 表１から明らかなように、２００℃および２５０℃いず
れの加熱温度についてもプラスの分解率、即ち、ダイオ
キシン類の減少を示している。また、加熱時間の増加に
つれて分解率も上昇し、特に２５０℃の温度で３時間加
熱した場合には、９８．９％という極めて良好な結果が
得られた。 【００１７】参考例 飛灰２・５０ｋｇに消石灰２．５ｋｇを添加し、これら
を良く混合した。得られた混合物１ｇを１００ｇの水に
溶解させた水溶液のｐＨを測定したところ、１２であっ
た。上記混合物を電気加熱炉に投入し、窒素ガス流中
で、３００℃および３５０℃の各温度で１〜３時間加熱
した。その後、電気加熱炉から飛灰２を取り出してダイ
オキシン類の分解率を調べた。結果を、以下の表２に示
す。 【表２】 表２から明らかなように、３００℃および３５０℃いず
れの加熱温度についてもプラスの分解率、即ち、ダイオ
キシン類の減少を示している。また、加熱時間が１時間
や２時間の場合でも、実施例１の場合と比べて高い分解
率となっており、３時間の場合には分解率９９．９％で
あって、ほぼ完全にダイオキシン類が分解されていた。 【００１８】 【発明の効果】本発明によれば、従来の方法ではダイオ
キシン類の分解がうまく行なわれなかった産業廃棄物焼
却からの飛灰について、これに含まれるダイオキシン類
の分解を極めて良好に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】都市ごみ焼却炉からの飛灰（飛灰１）および産
業廃棄物焼却炉からの飛灰（飛灰２）の元素分析結果を
示す図である。 【図２】飛灰１および飛灰２のダイオキシン類加熱分解
実験の結果を示す図である。 【図３】飛灰２についてのダイオキシン類加熱分解実験
の結果を、ＰＣＤＤｓの付加塩素数別に示す図である。 【図４】飛灰２についてのダイオキシン類加熱分解実験
の結果を、ＰＣＤＦｓの付加塩素数別に示す図である。
業廃棄物焼却炉からの飛灰（飛灰２）の元素分析結果を
示す図である。 【図２】飛灰１および飛灰２のダイオキシン類加熱分解
実験の結果を示す図である。 【図３】飛灰２についてのダイオキシン類加熱分解実験
の結果を、ＰＣＤＤｓの付加塩素数別に示す図である。 【図４】飛灰２についてのダイオキシン類加熱分解実験
の結果を、ＰＣＤＦｓの付加塩素数別に示す図である。
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ａ６２Ｄ 3/00 ６５４ Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢ
(72)発明者 前田 信広
大阪市住之江区南港北１丁目７番89号
日立造船株式会社内
(72)発明者 中村 紀之
大阪市住之江区南港北１丁目７番89号
日立造船株式会社内
(56)参考文献 特開 平11−19616（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−225431（ＪＰ，Ａ)
特公 平６−38863（ＪＰ，Ｂ２)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B09B 3/00
A62D 3/00
F23J 1/00
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 亜鉛および／または鉛と、これに対し化
学当量以上の塩素とを含むとともに、飛灰１ｇを１００
ｇの水に溶解させた水溶液のｐＨが７以下となる産業廃
棄物焼却炉からの飛灰を、不活性ガス雰囲気中で２００
〜３００℃の温度で加熱することを特徴とする、飛灰中
のダイオキシン類分解方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13020698A JP3513796B2 (ja) | 1998-05-13 | 1998-05-13 | 飛灰中のダイオキシン類分解方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13020698A JP3513796B2 (ja) | 1998-05-13 | 1998-05-13 | 飛灰中のダイオキシン類分解方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH11319756A JPH11319756A (ja) | 1999-11-24 |
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|---|---|---|---|---|
| JP5023510B2 (ja) * | 2006-02-27 | 2012-09-12 | 奥多摩工業株式会社 | 飛灰処理方法 |
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- 1998-05-13 JP JP13020698A patent/JP3513796B2/ja not_active Expired - Fee Related
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