JP2004059754A

JP2004059754A - 廃棄物処理方法及びセメント原料製造方法

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Publication number: JP2004059754A
Application number: JP2002220680A
Authority: JP
Inventors: Norihiko Misaki; 三崎　紀彦; Tomohisa Yoshikawa; 吉川　知久; Yasushi Yamamoto; 山本　泰史; Michio Matsuno; 松野　路雄
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2002-07-30
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2022-07-30
Also published as: JP4087657B2

Abstract

【課題】塩素含有廃棄物中の塩素と廃ガラス中のアルカリ金属とを同時に無害化し、かつ再資源化することができるようにした廃棄物処理方法及びセメント原料製造方法を提供する。
【解決手段】塩素含有廃棄物１２を２００〜８００℃に加熱して塩素含有ガス１６を生成する熱分解工程１０と、該塩素含有ガス１６にアルカリ金属化合物２４とカルシウム化合物２２を添加し、これを４００〜１０００℃に加熱又は保温して塩化アルカリ金属を含む生成物２８を生成する塩素置換工程２０とを含むことを特徴とする。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物処理方法及びセメント原料製造方法に関し、詳しくは、塩素含有廃棄物及び廃ガラス含有廃棄物を無害化するとともに、塩素及びアルカリ金属の含有量の少ないセメント原料を製造する廃棄物処理方法及びセメント原料製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等は塩素を多量に含むプラスチックの代表である。これらのプラスチックを直接焼却すると、塩化水素やダイオキシン類等の有害物質を副生するという問題がある。そこで、このような塩素含有廃プラスチックをダイオキシン類が生成することのない高温で炭化処理し、発生する塩化水素を水酸化カルシウム等で中和する技術が開発されている。しかし、中和により発生する廃石灰は再利用することができず、廃棄処分されているのが現状である。一方、廃ガラスの内、透明あるいは茶色のガラス瓶等は、カレットとして再生させるリサイクルが比較的進んでいる。しかし、色付きガラスあるいは他の材料と複合されたガラス等は、埋立処分以外に適切な処理方法がないのが現状である。特に、これらにはアルカリ成分が含まれているため、他の用途への活用も難しい。したがって、塩素含有廃プラスチックや色付きガラス等の廃棄物について、有効的な利用方法の確立が社会的に強く望まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、上記事情に対してなされたものであり、塩素含有廃棄物中の塩素と廃ガラス中のアルカリ金属とを同時に無害化し、かつ再資源化することができるようにした廃棄物処理方法及びセメント原料製造方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る廃棄物処理方法は、塩素含有廃棄物を２００〜８００℃、好ましくは３５０〜６００℃に加熱して塩素含有ガスを生成する熱分解工程と、該塩素含有ガスにアルカリ金属化合物とカルシウム化合物を添加し、これを４００〜１０００℃、好ましくは６００〜８００℃に加熱又は保温して塩化アルカリ金属を含む生成物を生成する塩素置換工程とを含むことを特徴とする。
【０００５】
このように、塩素含有廃棄物を熱分解することにより、塩素含有廃棄物に含まれる塩素を塩化水素（ＨＣｌ）ガスにすることができる。また、塩化水素ガスにアルカリ金属化合物とカルシウム化合物を添加することにより、塩化水素ガス中のほぼ全ての塩素を、塩化アルカリ金属（ＬｉＣｌ、ＮａＣｌ若しくはＫＣｌ）又は塩化カルシウム（ＣａＣｌ_２）のいずれかの形態にすることができる。そして、この塩化カルシウムをアルカリ金属化合物とともに所定の温度に加熱することによって、塩化カルシウム中の塩素を塩化アルカリ金属に置換することができる。したがって、塩素含有廃棄物に含まれるほぼ全ての塩素を無害な塩化アルカリ金属に置換することができる。
【０００６】
上記熱分解工程、上記塩素置換工程、又は上記熱分解工程と上記塩素置換工程は、酸素３％以下の雰囲気で行うことが好ましく、酸素１％以下の雰囲気で行うことがより好ましい。このような低酸素雰囲気で塩素含有廃棄物を熱分解することで、炭化物を燃焼することなく、燃料として再利用可能な高カロリーを有する炭化物を得ることができる。また、塩素置換工程を低酸素雰囲気で行うことで、塩素含有ガスに含まれる可燃性成分を燃焼することなく、燃料として再利用可能な可燃性ガスとして回収することができる。
【０００７】
また、本発明に係る廃棄物処理方法は、別の形態として、塩素含有廃棄物を２００〜８００℃、好ましくは３５０〜６００℃に加熱して塩素含有ガスを生成する熱分解工程と、該塩素含有ガスを８００℃以上で燃焼して該ガス中の可燃性成分を除去する燃焼工程と、該可燃性成分を除去した塩素含有ガスにアルカリ金属化合物とカルシウム化合物を添加し、これを４００〜１０００℃、好ましくは６００〜８００℃に加熱又は保温して塩化アルカリ金属を含む生成物を生成する塩素置換工程とを含むことを特徴とする。
【０００８】
本形態によっても、上記の形態と同様に、熱分解工程で、塩素含有廃棄物から塩化水素ガスを生成し、また、塩素置換工程で、塩化水素ガス中の塩素を一旦塩化アルカリ金属又は塩化カルシウムのいずれかの形態にしてから、さらに塩化カルシウム中の塩素を塩化アルカリ金属に置換することができる。つまり、塩素含有廃棄物に含まれるほぼ全ての塩素を無害な塩化アルカリ金属に置換することができる。また、本形態では、熱分解工程と塩素置換工程との間で、塩素含有ガスに含まれる可燃性成分を燃料として燃焼させることにより、ガス中から可燃性成分を除去することができるとともに、燃焼による熱エネルギーを得ることができる。また、塩素置換工程を行う前に、塩素含有ガスから可燃性成分を除去しておくことで、温度低下（例えば、４００℃以下）に伴ってタール等が装置内壁や被処理物、添加物に付着することを防ぐことができる。なお、熱分解工程は、酸素３％以下、好ましくは酸素１％以下の雰囲気で行うことができる。このような低酸素雰囲気で塩素含有廃棄物を熱分解することで、炭化物を燃焼することなく、燃料として再利用可能な高カロリーを有する炭化物を得ることができる。
【０００９】
塩素含有廃棄物とは、いわゆる塩素含有廃プラスチックを含む概念であって、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の有機塩素を構成単位となるモノマー中に少なくとも一つ含むもの、またはＮａＣｌ（塩化ナトリウム）、ＫＣｌ（塩化カリウム）、ＣａＣｌ_２（塩化カルシウム）等の無機化合物塩素が混入する可燃性廃棄物を挙げることができる。このうち、ポリ塩化ビニルが最も典型的な処理対象である。塩素含有廃棄物に含まれる塩素の含有量は、０．０１〜６０重量％、好ましくは１〜５０重量％の範囲が好適である。
【００１０】
アルカリ金属化合物としては、アルカリ金属源としての利用が可能な廃ガラス、陶器等を用いることができ、特に、廃ガラス中のＮａ_２Ｏを活用することが好適である。すなわち、アルカリ金属化合物として廃ガラスを添加することも本発明の概念に含まれる。廃ガラスの種類は特に限定されるものではなく、板ガラス、自動車ガラス等の各種ガラスを含む。本発明では、従来、資源として活用が見送られていた色付きガラスであっても採用することが可能である。なお、アルカリ金属化合物に含まれるアルカリ金属の含有量は、酸化物換算で１〜５０重量％、好ましくは１０〜２０重量％の範囲が好適である。
【００１１】
カルシウム化合物としては、塩基性カルシウム化合物を用いることが好ましく、特に、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウムからなる群から選ばれる少なくとも一のカルシウム化合物を用いることが好適である。さらに、このようなカルシウム化合物は、カルシウム化合物を含む混合物の形で投入することができる。すなわち、例えば、セメント廃材もここでいうカルシウム化合物として用いることができる。また、塩素含有ガスの処理に用いた後の廃石灰も用いることができる。
【００１２】
本発明に係る廃棄物処理方法は、上記塩化アルカリ金属を含む生成物から塩化アルカリ金属を除去する工程をさらに含むことができる。この場合、塩化アルカリ金属を水洗によって除去することが好適である。
【００１３】
また、本発明に係る廃棄物処理方法は、上記塩化アルカリ金属を除去した生成物の一部を、上記カルシウム化合物として塩素含有ガスに添加する工程をさらに含むことができる。この場合、上記塩化アルカリ金属の水洗に伴って、酸化カルシウム（ＣａＯ）が水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）になったものをカルシウム化合物として添加することが好適である。
【００１４】
また、本発明は、別の形態として、セメント原料製造方法であって、上記塩化アルカリ金属を除去した生成物は、セメント原料として有効に再利用することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、添付の図面を参照しながら、本発明に係る廃棄物処理方法及びセメント原料製造方法の実施の形態を説明する。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係るセメント原料製造方法を実施するための装置の一実施の形態について、その概要を示すブロック図である。図１に示すように、第１加熱装置１０は、本発明の処理対象となる塩素含有廃棄物１２を加熱させる装置である。この第１加熱装置１０としては、乾燥器、熱処理炉、外熱式ロータリーキルン、流動床式熱分解ガス化炉などの外熱式に処理対象を加熱することができる装置を採用することができる。しかし、これらに限定されるものではない。なお、第１加熱装置１０は、バッチ処理式のものでも連続処理式のものであっても良い。第１加熱装置１０の入口側には、塩素含有廃棄物供給装置（図示せず）が設けられている。一方、第１加熱装置１０の排気口側には、第１加熱装置１０で発生した塩素含有ガスを加熱させるための第２加熱装置２０が設けられている。
【００１７】
第２加熱装置２０は、乾燥器、熱処理炉、外熱式ロータリーキルン、流動床式熱分解ガス化炉、固定層型反応器、充填層型反応器などの外熱式に処理対象を加熱又は保温することができる装置を採用することができ、バッチ処理式のものでも連続処理式のものであっても良い。第２加熱装置２０の入口側には、カルシウム化合物供給装置（図示せず）と、廃ガラス４２をガラス粉末２４に粉砕するためのガラス粉砕装置４０とが設けられている。一方、第２加熱装置２０の出口側には、加熱処理により生成した塩素を含有する生成物２８を水洗するための水洗槽３０が設けられている。
【００１８】
このような構成によれば、先ず、第１加熱装置１０に塩素含有廃棄物１２を供給する。対象となる塩素含有廃棄物１２は、いわゆる塩素含有廃プラスチックを含む概念であり、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の有機塩素を構成単位となるモノマー中に少なくとも一つ含むもの、またはＮａＣｌ（塩化ナトリウム）、ＫＣｌ（塩化カリウム）、ＣａＣｌ_２（塩化カルシウム）等の無機化合物塩素が混入する可燃性廃棄物を挙げることができる。このうち、ポリ塩化ビニルが最も典型的な処理対象である。塩素含有廃棄物に含まれる塩素の含有量は、０．０１〜６０重量％、好ましくは１〜５０重量％の範囲が好適である。
【００１９】
第１加熱装置１０では、塩素含有廃棄物１２を２００〜８００℃、好ましくは３５０〜６００℃に加熱する。これにより、塩素含有廃棄物１２は熱分解して、炭化物１４、塩化水素ガス及び可燃性ガスを生成する。ここで、第１加熱装置１０内の固相の温度が２００℃未満の場合、塩素含有廃棄物１２中の塩素を十分に塩化水素ガスに変えることができず、塩素が炭化物１４中に残留するので、好ましくない。一方、８００℃を越えると、第１加熱装置１０の運転コストが増大するとともに、可燃性ガスの生成が多く炭化物１４の収量が少なくなり、熱量を利用する上でロスが大きくなるので好ましくない。
【００２０】
また、第１加熱装置１０内は、酸素濃度が３％以下、好ましくは１％以下の低酸素雰囲気とする。酸素濃度を３％以下にすることで、装置内における可燃性ガス等の急激な燃焼を回避することができる。また、炭化物１４及び可燃性ガスの全部又は一部を燃焼させずに回収することで、高カロリーを保ったまま、これらを再利用することができる。なお、第１加熱装置１０内の酸素濃度は、塩素含有廃棄物１２の送入量や処理温度、ルーツブロアの風量、ダンパーの開度などによって制御することができる。このとき、装置の機密性を保ち、ガスのリークを防ぐことが好ましい。また、酸素濃度の管理を容易にするために、窒素ガス等の不活性ガスを装置１０内に導入することもできる。不活性ガスの導入は、塩素含有廃棄物１２の導入に対して、並流式でも向流式でも構わない。
【００２１】
第１加熱装置１０の出口からは炭化物１４が排出される。この炭化物１４は、塩素の含有量が低く、固定炭素の含有量が高いので、燃料として再利用することができる。一方、塩化水素ガスや可燃性ガスを含む塩素含有ガス１６は、第１加熱装置１０の排気口を介して、第２加熱装置２０に導入される。
【００２２】
第２加熱装置２０には、塩素含有ガス１６の他、カルシウム化合物２２とアルカリ金属化合物を含有するガラス粉末２４とを供給する。カルシウム化合物２２の投入量は、塩素含有廃棄物１２に含まれる塩素に対し、カルシウム（Ｃａ／Ｃｌ）が１化学当量以上、好ましくは２〜８化学当量の添加量となる量が好ましい。これにより、熱分解より塩素含有廃棄物１２から発生する塩化水素ガスをカルシウム化合物２２で確実に捕集することができる。ここで、１化学当量より小さいと、捕集されない塩化水素ガスがでてくる。一方、８化学当量より大きいと、カルシウム化合物の割合が大きくなり、廃棄物である塩素含有廃棄物と廃ガラスの処理量が相対的に減ってしまうので望ましくない。
【００２３】
カルシウム化合物２２としては、塩基性カルシウム化合物を用いることが好ましく、特に、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウムからなる群から選ばれる少なくとも一のカルシウム化合物を用いることが好適である。さらに、このようなカルシウム化合物は、カルシウム化合物を含む混合物の形で投入することができる。すなわち、例えば、セメント廃材もここでいうカルシウム化合物として用いることができる。また、塩素含有ガスの処理に用いた後の廃石灰も用いることができる。
【００２４】
一方、アルカリ金属化合物を含むガラス粉末２４は、廃ガラス４２をガラス粉砕装置４０で粉砕し、最大粒径１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下の粉状体としてから供給する。廃ガラス４２は、廃ガラスに含まれるアルカリ金属化合物の割合が、塩素含有廃棄物１２に含まれる塩素に対し、アルカリ金属が０．８〜１．２化学当量、さらに好ましくは１〜１．１化学当量投入するように設定する。これにより、廃ガラス４２中のアルカリ金属化合物を確実に塩化アルカリ金属にすることができる。１．２化学当量より大きいと、廃ガラス中に残留するアルカリ金属の量が多くなるので望ましくない。また、０．８化学当量より小さいと、残留する塩化カルシウムが多くなるので望ましくない。アルカリ金属化合物としては、主としてＮａ_２Ｏであるが、Ｋ_２Ｏであっても、Ｌｉ_２Ｏであっても良い。
【００２５】
第２加熱装置２０では、第１加熱装置１０と同様に、塩化水素ガス、カルシウム化合物２２及びガラス粉末２４を４００〜１０００℃、好ましくは６００〜８００℃に加熱又は保温する。これにより、塩化水素ガスは、ガラス粉末２４中のＮａ_２Ｏと以下のように反応し、塩化ナトリウムと水になる。なお、Ｋ_２Ｏの場合は塩化カリウムとなり、Ｌｉ_２Ｏの場合は塩化リチウムとなる。
Ｎａ_２Ｏ＋２ＨＣｌ＝２ＮａＣｌ＋Ｈ_２Ｏ
ただし、廃ガラス４２中のナトリウムが、塩素に対して０．８〜１．２化学当量である本実施の形態では、塩化水素の全てを塩化ナトリウムに転換することはできない。
【００２６】
一方、第２加熱装置２０内に投入されるカルシウム化合物２２は、装置内でＣａＯとして存在するに至り、塩化水素と以下のように反応する。
ＣａＯ＋２ＨＣｌ＝ＣａＣｌ_２＋Ｈ_２Ｏ
なお、Ｃａ／Ｃｌ≧１（塩素１化学当量に対し、カルシウムが１化学当量以上）の条件で、廃ガラス中のナトリウムで固定しきれない残余の塩素がほぼ全て、いったん塩化カルシウムの形態で固相中に固定される。本実施の形態では、塩素含有廃棄物に含まれる塩素１化学当量に対し、カルシウムが１化学当量以上の添加量となる量としており、したがって、ほぼ全ての塩素がいったん塩化ナトリウムまたは塩化カルシウムの形態を採る。
【００２７】
さらに、第２加熱装置２０内で、例えば、６００℃、２０分以上の処理条件であれば、以下の反応によって、全て又はほぼ全ての塩素が塩化ナトリウムに置換する。なお、Ｋ_２Ｏを添加している場合には塩化カリウムに置換し、Ｌｉ_２Ｏを添加している場合には塩化リチウムに置換する。
ＣａＣｌ_２＋Ｎａ_２Ｏ＝ＣａＯ＋２ＮａＣｌ
【００２８】
なお、上記６００℃、２０分以上の条件は一例であって、本発明者らが検証したところによれば、実施例に示すように、Ｘを温度（℃）とし、Ｙを時間（分）とすると、Ｙ≧７６７６ｅｘｐ^{−０．０１１８Ｘ}の条件を満たすように設定すればよい。すなわち、第２加熱装置２０内の固相が温度Ｘの場合、塩化水素ガス及びガラス粉末２４をすくなくとも時間Ｙにわたり第２加熱装置２０内に滞留させるようにすればよい。滞留時間は、塩化水素ガスの流量や、ガラス粉末２４の供給量、抜き出し量、第２加熱装置２０の回転数（ロータリーキルンの場合）等で制御することができる。滞留時間が不充分であると、置換反応が十分に進行せず、生成物２８中に未反応のアルカリ成分が多く残留するので好ましくない。
【００２９】
上記したように、第２加熱装置２０内の固相温度は４００〜１０００℃なので、塩素含有廃棄物中の塩素は、ほぼ全て塩として固相中に固定される。最高温度が４００℃未満であると、塩化アルカリ金属の生成という反応が確実に行われない可能性が生じたり、加熱時間を極端に長くする必要が生じるので好ましくない。一方、１０００℃を越えると、第２加熱装置２０の運転コストが増大すると共に、生成物２８の固結が激しくなり、後処理が困難になる可能性が生じたりするので好ましくない。
【００３０】
また、第２加熱装置２０内は、第１加熱装置１０と同様に、酸素濃度が３％以下、好ましくは１％以下の低酸素雰囲気とする。酸素濃度を３％以下にすることで、塩素含有ガス１６中に含まれる可燃性ガスを燃焼させずに回収して再利用することができる。第２加熱装置２０の排気口から排出された可燃性ガス２６は、例えば、第１加熱装置１０や第２加熱装置２０の加熱用燃料として利用することができる。
【００３１】
一方、第２加熱装置２０の出口から取り出された生成物（残渣）２８は、ＣａＯおよびシリカ成分、塩化ナトリウム等の塩化アルカリ金属を含んでいる。本実施の形態では、かかる残渣２８を水洗槽３０に導入して水洗する。塩化アルカリ金属は水に対する溶解度が大きいので、残渣２８中の塩化アルカリ金属を簡単に水洗除去することができる。塩化アルカリ金属３２を除去した後の残渣３４は、塩素およびアルカリ金属の含有量が少ないので、セメント原料として用いることができる。なお、水洗槽３０の代わりに、残渣２８を１２００〜１５００℃の条件で加熱することによっても塩化アルカリ金属を揮発除去することができる。
【００３２】
なお、塩化アルカリ金属３２を除去した後の残渣３４の一部を、第２加熱装置２０に直接又はカルシウム化合物供給装置（図示せず）に戻すことにより、再度、残渣３２中のカルシウム化合物を塩素除去のために用いることができる。すなわち、カルシウム化合物２２は一種の触媒のように用いることができる。
【００３３】
以上の説明から了解されるように、本発明の廃棄物処理方法及びセメント原料製造方法のこの実施の形態では、塩素含有廃棄物中の塩素に由来する塩素を無害なＮａＣｌ等の塩化アルカリ金属にして、残渣中から分離することができる。また、廃ガラス中のアルカリ成分（ナトリウム、カリウム等）を積極的に活用し、塩化アルカリ金属として除去することができる。廃ガラスは、色付きガラスであっても差し支えないので、廃棄される以外に利用価値のなかった色付きガラスを有効に活用することができる。
【００３４】
（第２の実施の形態）
図２は、本発明に係るセメント原料製造方法を実施するための装置の一実施の形態について、その概略を示すブロック図である。なお、図１と同様な構成については同じ符号を付して、その詳細な説明については省略する。図２に示すように、第１加熱装置１０の排気口側には、塩素含有ガス１６中に含まれる可燃性成分を燃焼して除去するための二次燃焼炉５０が設けられている。また、二次燃焼炉５０の出口側には、第２加熱装置２０が設けられている。第２加熱装置２０には、入口側にガラス粉砕装置４０が、出口側に水洗槽３０が設けられている。
【００３５】
このような構成によれば、先ず、第１の実施の形態と同様に、第１加熱装置１０に塩素含有廃棄物１２を供給し、２００〜８００℃、好ましくは３５０〜６００℃に加熱する。これにより、塩素含有廃棄物１２は熱分解して、炭化物１４、塩化水素ガス及び可燃性ガスを生成する。第１加熱装置１０内は、第１の実施の形態と同様に、酸素濃度が３％以下、好ましくは１％以下の低酸素雰囲気とする。第１加熱装置１０の出口からは炭化物１４が排出される。一方、塩化水素ガスや可燃性ガスを含む塩素含有ガス１６は、第１加熱装置１０の排気口を介して、二次燃焼炉５０に導入される。
【００３６】
二次燃焼炉５０では、塩素含有ガス１６中に含まれる燃焼性ガスを主燃料として８００℃以上、酸素濃度３％以上の雰囲気で燃焼を行う。これにより、塩素含有ガス１６中の可燃性成分を除去することができる。可燃性成分が除かれた塩素含有ガス５２は、第２加熱装置２０に導入される。一方、燃焼により生成した熱エネルギーは、例えば、第１加熱装置１０や第２加熱装置２０の熱源として利用することができる。なお、必要により、二次燃焼炉５０に補助燃料を供給することもできる。
【００３７】
第２加熱装置２０には、塩化水素ガスを主体とする塩素含有ガス５２の他、カルシウム化合物２２とアルカリ金属化合物を含有するガラス粉末２４とを供給する。カルシウム化合物２２の投入量及びガラス粉末２４の投入量は、第１の実施の形態と同様である。第２加熱装置２０では、塩化水素ガス、カルシウム化合物２２及びガラス粉末２４を４００〜１０００℃、好ましくは６００〜８００℃に加熱する。これにより、塩化水素ガスのほぼ全ての塩素は、ガラス粉末２４中のＮａ_２Ｏと反応して塩化ナトリウムになるか、カルシウム化合物２２と反応して塩化カルシウムとなり、固相中に固定される。そして、塩化カルシウムはさらにＮａ_２Ｏと反応して、全て又はほぼ全ての塩素が塩化ナトリウムに置換する。なお、第２の実施の形態においては、塩素含有ガス５２中に可燃性成分が含まれないので、第２加熱装置２０内を低酸素雰囲気にしなくとも良い。
【００３８】
第２加熱装置２０の出口から取り出された生成物（残渣）２８は、ＣａＯおよびシリカ成分、塩化ナトリウム等の塩化アルカリ金属を含んでいる。この残渣２８を水洗槽３０に導入して水洗する。塩化アルカリ金属３２を除去した後の残渣３４は、塩素およびアルカリ金属の含有量が少ないので、セメント原料として用いることができる。なお、塩化アルカリ金属３２を除去した後の残渣３４の一部を、第１の実施の形態と同様に、第２加熱装置２０に戻すことにより、再度、残渣３２中のカルシウム化合物を塩素除去のために用いることができる。
【００３９】
（その他の実施の形態）
図１及び図２に示す第１加熱装置１０及び第２加熱装置２０としては、図３にその概略を示す外熱式ロータリーキルンを用いることができる。図３に示すように、外熱式ロータリーキルン６０は、原料が投入されるキルン本体６１と、キルン本体６１の外周に設けられた加熱室６２とで構成されている。加熱室６２には、加熱室６２内に燃焼排ガスを供給する外部燃焼炉６３が接続している。また、キルン本体６１の入口には、キルン本体６１内を低酸素雰囲気に保つための窒素ガス室６４が設けられている。さらに、キルン本体６１の入口側には、原料供給手段６５が設けられている。一方、キルン本体６１の出口側には、固形物を排出するためのダンパー６６と、ガスを排出するための排気ダクト６７が設けられている。
【００４０】
このような構成によれば、先ず、燃焼炉６３に重油等の燃料を供給して燃焼を開始する。そして、燃焼炉６３から排出された燃焼ガスを加熱室６２内に導入する。キルン本体１１内は、外部の加熱室６２から加熱され、所望の温度範囲に昇温する。また、窒素ガス室６４を介して窒素ガスをキルン本体１１に供給して、キルン本体１１内を低酸素雰囲気にする。
【００４１】
ここで、外熱式ロータリーキルン６０を第１及び第２の実施の形態の第１加熱装置として用いる場合、原料供給手段６５から、原料として、塩素含有廃プラスチックをキルン本体６１内に供給する。キルン本体１１内の塩素含有廃プラスチックは、温度２００℃以上になると熱分解し、炭化物や、塩化水素ガス、可燃性ガスを発生する。炭化物はダンパー６６から排出され、燃料として回収される。また、塩化水素ガス及び可燃性ガスは、排気ダクト６７を介して、第２加熱装置又は二次燃焼炉に導入される。
【００４２】
また、外熱式ロータリーキルン６０を第１及び第２の実施の形態の第２加熱装置として用いる場合、塩化水素ガスとともに、原料供給手段６５からカルシウム化合物及びガラス粉末をキルン本体６１内に供給する。キルン本体１１内では、塩化水素ガス中のほぼ全ての塩素が塩化アルカリ金属に置換する。塩化アルカリ金属を含有する生成物（残渣）は、ダンパー６６から排出され、水洗槽に導入される。一方、可燃性ガスは、排気ダクト６７から排出され、燃料として回収される。
【００４３】
図１及び図２において、塩素含有廃棄物１２を第１加熱装置１０に供給する前に、塩素含有廃棄物１２を粗砕機によって粗砕することもできる。粗砕物はさらに粉砕機で好ましくは平均粒径３ｍｍ以下に粉砕することもできる。その後、粉砕物を、振動篩及び定量供給装置を通して、第１加熱装置１０に供給することができる。
【００４４】
また、図１及び図２において、カルシウム化合物２２及びガラス粉末２４を第２加熱装置２０に供給する前に、これらを予め混合しておくための混合装置や廃熱などを利用してこれらを予熱する加熱装置を設けることもできる。さらに、第２加熱装置２０と水洗槽３０との間に、生成物２８を解砕するための解砕機を設けることができる。
【００４５】
なお、図１〜図３で説明した本発明を実施するための装置は、図示しないセンサー、制御装置等を備えている。すなわち、センサーによってガス中の塩素濃度、廃ガラス中のアルカリ金属の含有量を検知し、塩素、アルカリ金属、カルシウムが化学量論的に釣り合うように常時装置全体を制御し、本実施の形態に係る廃棄物処理方法を適正に実施することができる。
【００４６】
【実施例】
以下、本発明の実施例および比較例を説明する。なお、本発明は実施例に限定されるものではない。
（実施例１〜４及び比較例１〜２）
所定の温度条件にした内径１６５ｍｍ、長さ２８００ｍｍの灯油を燃料とする外熱式ロータリーキルンに、所定の割合で混合した塩化ビニル樹脂（塩素４８重量％含有）を１ｋｇ／時間の投入量、滞留時間１時間の条件で加熱処理を行った。次いで、発生した塩素含有ガスを、廃ガラスと炭酸カルシウムの混合物を充填した内径２００ｍｍ高さ２０００ｍｍの灯油を燃料とする外熱式充填層に導入し、置換反応処理を行った。充填層は廃ガラス及び炭酸カルシウムを連続的に充填し、滞留時間１時間で反応後の充填物を抜き出した。なお、廃ガラスは酸化物換算で、ナトリウムを１２重量％、カリウムを２重量％含むものを使用した。実験の諸条件を表１に示す。
【００４７】
【表１】

【００４８】
次に、置換反応処理後の充填物を、ローラーミルを用いて解砕した後、水洗処理を行った。そして、得られた水洗残渣のアルカリ金属と塩素の含有量（重量％）を測定した。その結果を表２に示す。なお、アルカリ金属の含有量は酸化物換算によるものである。
【００４９】
【表２】

【００５０】
表２に示すように、実施例１〜４によって得られた残渣は、アルカリ金属の含有量が酸化物換算で０．０５重量％以下、塩素の含有量が０．０２重量％以下とどちらも低いものであった。したがって、セメント原料として好適に使用することができる。一方、比較例１及び２によって得られた残渣は、アルカリ金属の含有量が酸化物換算で２重量％以上と、高い値を示した。
【００５１】
（実施例５）
炭酸ナトリウムと塩化カルシウムをＮａ／Ｃｌ＝１．０となるように混合した。具体的には、各々５５．６ｇ、５３．０ｇとなるように混合した。
電気炉内に混合物を入れ、反応させた。反応後の試料中の未反応カルシウムをＸ線回析で測定し、塩化カルシウムのピークがなくなった時点を反応完了時間とした。
その実測結果に基づいて作成したのが図３のグラフである。このグラフからＸを温度（℃）とし、Ｙを時間（分）とすると、Ｙ＝７６７６ｅｘｐ^{−０．０１１８Ｘ}の近似式が算出された。したがって、前記したようなＹ≧７６７６ｅｘｐ^{−０．０１１８Ｘ}の条件式として定式化された。
【００５２】
【発明の効果】
上記したところから明らかなように、本発明によれば、塩素含有廃棄物中の塩素と廃ガラス中のアルカリ金属とを同時に無害化し、かつ再資源化することができるようにした廃棄物処理方法及びセメント原料製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るセメント原料製造方法を実施するための装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明に係るセメント原料製造方法を実施するための装置の他の実施の形態を示すブロック図である。
【図３】本発明に用いる外熱式ロータリーキルンの一例を示す概要図である。
【図４】本発明で採用される温度条件、時間条件に関する実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１０　第１加熱装置
１２　塩素含有廃棄物
１４　炭化物
１６　塩素含有ガス
２０　第２加熱装置
２２　カルシウム化合物
２４　ガラス粉末（アルカリ金属化合物）
２６　可燃性ガス
２８　生成物（残渣）
３０　水洗槽
３２　塩化アルカリ金属
３４　セメント原料
４０　ガラス粉砕装置
４２　廃ガラス
５０　二次燃焼炉
５２　塩素含有ガス
６０　外熱式ロータリーキルン
６１　キルン本体
６２　加熱室
６３　外部燃焼炉
６４　窒素ガス室
６５　原料供給手段
６６　ダンパー
６７　排気ダクト

Claims

塩素含有廃棄物を２００〜８００℃に加熱して塩素含有ガスを生成する熱分解工程と、該塩素含有ガスにアルカリ金属化合物とカルシウム化合物を添加し、これを４００〜１０００℃に加熱又は保温して塩化アルカリ金属を含む生成物を生成する塩素置換工程とを含むことを特徴とする廃棄物処理方法。
塩素含有廃棄物を２００〜８００℃に加熱して塩素含有ガスを生成する熱分解工程と、該塩素含有ガスを８００℃以上で燃焼して該ガス中の可燃性成分を除去する燃焼工程と、該可燃性成分を除去した塩素含有ガスにアルカリ金属化合物とカルシウム化合物を添加し、これを４００〜１０００℃に加熱又は保温して塩化アルカリ金属を含む生成物を生成する塩素置換工程とを含むことを特徴とする廃棄物処理方法。
上記熱分解工程、上記塩素置換工程、又は上記熱分解工程と上記塩素置換工程が酸素３％以下の雰囲気で行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の廃棄物処理方法。
上記塩素含有廃棄物が塩素含有廃プラスチックであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の廃棄物処理方法。
上記アルカリ金属化合物が廃ガラスであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の廃棄物処理方法。
上記カルシウム化合物が、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウムからなる群から選ばれる少なくとも一のカルシウム化合物であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の廃棄物処理方法。
上記塩化アルカリ金属を含む生成物から塩化アルカリ金属を除去する工程をさらに含む請求項１〜６に記載の廃棄物処理方法。
水洗によって上記生成物から塩化アルカリ金属を除去することを特徴とする請求項７に記載の廃棄物処理方法。
上記塩化アルカリ金属を除去した生成物の一部を、上記カルシウム化合物として塩素含有ガスに添加する工程をさらに含むことを特徴とする請求項７又は８に記載の廃棄物処理方法。
請求項７又は８に記載の廃棄物処理方法で得られた塩化アルカリ金属を除去した生成物が、セメント原料であることを特徴とするセメント原料製造方法。