JP2008272581A - プラズマ溶解を用いた有害物質の無害化装置とそのプロセス - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、仕切りで内容量を限定した溶解筐体(1)を備えた、プラズマ溶解を用いた有害物質の無害化装置とそのプロセスに関する。
【解決手段】本発明装置は、溶解筐体(1)の下部へ傾き、垂直平面（Ｐ）外の伝導軸(17，18)沿いに伝導するプラズマジェットを生成する非移行式プラズマアーク源(8，9)を少なくとも１基備える。垂直平面（Ｐ）は溶解プール(6)を撹拌するための仕切り(4)と伝導軸(17，18)との交点(20)上にある仕切りに法線を含む。溶解筐体(1)は、鋳造・精錬筐体(26)の上流部で流体と連絡する。鋳造・精錬筐体(26)は、下流部に非移行式プラズマアーク源(30)につながる開口部を備える。溶解プール(6)に不溶解物を押し戻すために、プラズマアーク源(30)から発生するプラズマジェット(31)が、上流部で精錬プール(27)を直接照射するようプラズマアーク源を設置する。
【選択図】 図２

Description

本発明は有害物質、特にアスベスト含有廃棄物のプラズマ溶解を用いた無害化装置とそのプロセスに関するものである。

アスベスト廃棄物、特に建築物の解体時に発生するアスベスト廃棄物は、本来混成であることが知られている。これらの廃棄物は無機物、可変水分、金属、プラスチック、またはその他の可燃性物質を含む可能性もある。
これまで、アスベスト物質およびアスベスト含有物質の無害化に対する試みが、幾度となく行われた。

そのうち、除去前に、アスベスト繊維および粉塵を大量の水溶性結合剤中に溶解し、乾燥させることで安定化する例を挙げることが出来る。しかしながら、この無害化法では、生成物質の長期維持が不確かな点が問題となる。
また、特許文献１及び特許文献２に記されているプロセスでは、アスベスト産業廃棄物を平均５００から９００℃で熱処理し不活性化する方法も知られているが、この方法では処理後に発生した生成物の無害性を保証できない。
実際には、アスベスト廃棄物を高温に熱し、溶解することで無害化する方法のみが、アスベスト物質の発がん性・有害性質除去を確実にする。
アスベストは可変成分であるマグネシウム、カルシウムを含み、ケイ酸塩を主成分とし、融解温度は１５００℃以上である。
産業廃棄物は、通常１６００℃の高温で溶解することで、ガラス化し無害生成物となる。
下記に記す様々な試みは、実演装置で示されたが、産業活用には至らなかった。実用装置としては投資・操作費用面と同様、操作面で不十分であった。
アスベストを融解炉内で大量のガラスに混ぜて溶解する方法が知られているが、この方法は従来使用されている耐熱物質に、硼砂等の強力で攻撃的な融解剤の使用を必要とする。
その上、融解炉の処理では、一般に、不溶解性アスベストの繊維・粉塵煙の処理にかかるコストが高くなる。

また、特許文献３の、溶解しているアスベストのるつぼ内に、溶解プールの放射を停止する厚い層を形成するよう、処理アスベストを投入する、誘導によるヒータープロセスが知られている。
上記の条件では、アスベストの層がゆっくりと溶解するにつれてその重みで下がっていき、上層の溶解アスベストを溶解するエネルギーを十分もたらすよう、溶解プールの維持に２００から６００ｋＨｚの高周波でジェネレータを使用する。
こうした方法での不都合な点は、溶剤使用の必要性、補助的方法を用いた最初の溶解プールへの誘発、出力１００ＫＷ以下が限度といった処理能力の低さ等にある。
また、特許文献４に記述されている方法では、ガラス化を得るために誘電ヒーターが確実に融解温度に達するよう、シリカ製品を直接２０から３００ＭＨｚの高周波電磁場に置くが、この方法は海塩といったナトリウム等の溶剤混入を必要とする。

特許文献５に記述されている方法では、アスベスト含有廃棄物のガラス化処理にあたり、溶解チャンバと予熱チャンバを組み合わせている。予熱にエアー・ガスバーナーを用いる方法、溶解にオキシ・ガスバーナーを用いる方法、また予熱チャンバ入り口で廃棄物選択を行う方法と同様に、処理済ガス移動のための設備等、かなり複雑でコストのかかる方法が挙げられるが、逆流するガスの流れで煙中に繊維および粉塵が入り込まないという保証はない。

さらに、酸素バーナーを使用した（特許文献６および特許文献７）といった一般的な溶解処理法もあるが、不活性生成物の獲得に関する確固とした保証は得られず、煙中に繊維および粉塵が残留する可能性を避けられない。
欧州特許第ＥＰ ０ ４８４ ８６６号明細書 欧州特許第ＥＰ ０ ３４４ ５６３号明細書 仏国特許公開第ＦＲ ２ ６６８ ７２６号明細書 仏国特許公開第ＦＲ ２ ８５３ ８４６号明細書 国際公開第ＷＯ ９７３３８４０号明細書 日本国特開２００１−３１７７１３号公報 独国特許第ＤＥ ４ ４４３ ０９０号明細書

おおむね、上記に挙げた既存の装置・プロセスは産業面で利用されていない。その上、これらの装置・プロセスの処理能力はかなり限られている。
非移行式アークトーチ使用の熱プラズマサイトが、アスベスト含有物質の処理に利用された。サイトは、廃棄物含有袋が重力により投入される溶解チャンバを備える。不活性化という目標は商業的利用に至ったとはいえ、建設面・操作面での障害、特に耐熱物質の寿命の不十分さといった点が言及された。同様に、廃棄物含有袋投入時ごとに、有機物質の蒸気に結びつくガス相の流量変動が理由で、時折プロセスの管理に欠陥が生じる点も指摘された。さらに、サイト内に廃棄物が長く留まり過ぎるという点も確認された。その時間は数時間にも及ぶ可能性がある。

本発明の目的は、理論上の処理装填物滞留時間と実際の時間を近づけるためにその滞留時間を削減し、一定の出力での装置の処理能力を高めるよう、プラズマ溶解を用いた有害物質の無害化プロセスとその装置を提案するものである。
本発明の他の目的は、処理装填物の処理に最適な溶解温度を維持しつつ、非移行式プラズマアークトーチにより生成したプラズマ出力を削減できるプラズマ溶解を用いた無害化プロセスである。
プラズマ出力の削減は、溶解筐体に酸化ガス流体といった可燃性物質を注入することで、処理装填物内に存在する炭素物質の燃焼が促進され、可能となる。その上、不溶解物の率はかなり低減する。
本発明のもうひとつの目的は、資源の再資源化促進のために不溶解要素を出来るだけ含まない最終ガラス化製品を得ることである。

こうした目的を掲げ、本発明は、プラズマ融合を用いた有害物質、特にアスベスト物質の無害化プロセスに関するものである。

本発明のプロセス工程を以下に記す。
a) 溶解プールへガラス化可能な粉砕処理充填物を継続的に投入し、粉砕充填物は重力によりプール内へ落下する。プールは耐熱要素で少なくとも部分的に覆われた仕切りで、内容量を定めた溶解筐体の中に設置されている。
b) 溶解プールの中へ直接、プラズマジェットを少なくとも１回照射するが、プラズマジェットは伝導軸に沿っており、伝導軸は垂直平面（Ｐ）外に位置し、垂直平面（Ｐ）は溶解プールを撹拌するための仕切りと伝導軸との交点上にある仕切りに法線を含み、各プラズマジェットは溶解筐体上の非移行式プラズマアーク源から生成される。
c) 上流で溶解筐体と連絡している鋳造・精錬筐体内に位置した精錬プールへ、溶解プールの一部を少なくとも送り込まれ、鋳造・精錬筐体は、耐熱要素で少なくとも部分的に覆われた仕切りにより内容量を定められている。
ｄ) 残留可能な不溶解要素を溶解プールに押し返すために、溶解筐体と連絡している鋳造・精錬筐体の上流部分の精練プールの中へ直接、プラズマジェットを送り込まれ、このプラズマジェットは、鋳造・精錬筐体の下流部に設置された非移行式プラズマアーク源により生成される。
粉砕充填物の継続的投入により、耐熱物質の寿命に有害な熱衝撃を削減できる。「処理粉砕充填物」とは、成分がガラス化可能な粉砕充填物を指し、粉砕充填物は１００μｍから２００ミリメートルの粒度測定範囲を指す。

プラズマ溶解を用いた無害化プロセスの特殊な実現法には、それぞれに利点があり、技術的に多様な組合せが可能である。
−溶解筐体上の各プラズマアーク源から生成したプラズマジェットを、処理粉砕充填物が落下する溶解プールのゾーン方向へ向けられる。
−溶解プールへの各プラズマジェットの衝撃ゾーンは、仕切りにヒートポイントが発生しないよう溶解筐体の仕切りから距離を離してある。
−鋳造・精錬筐体下流部に備えたプラズマアーク源から生成したプラズマジェットを、鋳造・精錬筐体と溶解筐体の連絡口に調節した軸に沿って照射する。
−処理粉砕充填物は、a) 混合溶解の温度が最低となるような成分の廃棄物混合物を粉砕することで事前に形成されている。
充填物の可燃部分が均等に分散するようにする。

本発明の目的となっている装置の利点には、処理アスベスト物質が多様なアスベストと炭素を含んだ有機物質を含有できることが挙げられる。その上、処理粉砕充填物は無機・有機物を含むこともできる。
また、高温処理により、とりわけ、有機物含有率の高いアスベスト物質に関し、ダイオキシン発生が避けられる。
−溶解筐体の仕切りを接線として、少なくとも仕切りの一部分に室温の酸化ガス流体を注入する。
酸化ガス流体は空気である。この酸化ガス流体を、耐熱要素を保護する熱保護層を形成するために、溶解筐体内に連続して注入する。酸化ガス流体の注入は、溶解筐体の数地点で渦状にできる。
−酸化ガス流体は、処理粉砕充填物を投入する溶解筐体部へ向かう。
こうした実現法は、耐熱性要素を保護するばかりでなく、充填物に存在する炭素含有物質の燃焼を促進するための処理粉砕充填物への酸素挿入を確かなものとし、溶解プールへ補足エネルギーをもたらすこととなる。
−溶解プールの温度を測定し、溶解プール内の溶解温度を維持しつつ、溶解筐体上のプラズマアーク源から生成したプラズマ出力を最小に押さえる。
支燃性物質の挿入で生じた追加エネルギーにより、継続的に投入される処理粉砕充填物を、確実に溶解するのに適した溶解筐体のプール内の温度を維持しつつ、トーチより生成したプラズマ出力を減少、さらには最小にするよう、非移行式プラズマアークトーチの機能パラメーターを、装置のオペレーターが調節できる。

本発明のプロセスは、溶解・鋳造プール内の温度が高温であるため、ダイオキシンおよびフランの発生を排除し、その滞留期間は現行法に適したものである。
本プロセスは、また、室温の酸化ガス流体、つまりコールドガス（窒素よりも炭素に酸素を固定）の注入で、絶え間ない流量の煙を生産する粉砕充填物の継続的投入によって発生する、酸化物および窒素の生産を最小限に抑えることが出来る。
非移行式プラズマアーク源は、反応ゾーンに処理粉砕充填物の有機物部分のガス化エネルギーと同様、充填物の無機物部分の撹拌および溶解エネルギーを供給するよう溶解筐体内に備える。その結果、高温液体プールと高温煙が生じる。
入って来る物質へのプラズマエネルギーの熱移行は、一方ではプラズマの流れと物質との対流の熱の流れから生じ、他方では高温の耐熱性仕切りから放射した熱の流れから生じることで最適化する。
プラズマアーク源は、一方では、プラズマジェットから離れたプール上のゾーンへ重力で投入された粉砕充填物質の流れが、煙中に入り込まぬよう連続して緊密に溶解プールと混ざるよう設置されている。また他方では、プラズマジェットのメカニズム効果から起こるプール撹拌により、処理粉砕充填物として入って来る物質で連続供給される溶解プールは、均一となる。
処理物質は少なくとも部分的に、固形または／および、液体または／および、ガスの可能性もある。

本発明は、前述したように、プラズマ溶解を用いた無害化プロセス使用のための装置にも関する。本装置は、仕切りで内容量を定めた溶解筐体を備え、仕切りは少なくとも部分的に耐熱要素で覆われている。溶解筐体は、ガラス化可能な処理粉砕充填物の投入ポートも備える。

本発明の装置は以下の通りである：
−プラズマジェットを生成する非移行式プラズマアーク源は、溶解筐体の側面開口部につながっている。
−プラズマアーク源は、プラズマアーク源から生成するプラズマジェットが溶解プールを受ける筐体の下部へ傾くように溶解筐体上へ備える。プラズマジェットは垂直平面（Ｐ）の外に位置する伝導軸沿いに伝導し、垂直平面（Ｐ）は溶解プールを撹拌するための仕切りと伝導軸との交点上にある仕切りに法線を含む。
−溶解筐体は、精錬・鋳造筐体の上流部で流体と連絡し、精錬・鋳造筐体は耐熱要素で少なくとも部分的に覆われた仕切りで内容量をさだめられている。また、溶解・鋳造筐体は精錬プールを受ける。
−精錬・鋳造筐体は、非移行式プラズマアーク源とつながる開口部を下流部に備え、プラズマアーク源は、溶解プールへ残留可能な不溶解物を押し戻すように、精錬・鋳造筐体の上流部の精錬プールに直接当たるよう精錬・鋳造筐体の下部へプラズマジェットが当たるよう傾斜して備える。

上記のプラズマジェットは、精錬・鋳造筐体内の精錬プールの溶解温度維持も保証する。
本装置の特殊な実現方法では、下記のようにそれぞれ利点を持つ技術的組み合わせが多数可能である。
−本装置は溶解筐体の側面開口部にそれぞれ非移行式プラズマアーク源を２基備え、プラズマアーク源は溶解プールを撹拌するために非対称に溶解プールを照射するプラズマジェットを生成する。
プラズマジェットの衝撃ゾーン内で溶解プールを回転して撹拌することで、プールの均等化および残渣可能な不溶解物の除去を確かなものとする。
−本装置は、オペレーターがプラズマアーク源から生成するプラズマの出力を即時に操作できるよう、溶解プールを制御するための測定装置を備える。
その上、本装置は溶解生成物の鋳造サイクルをプログラムするために、プールの高さおよび精錬プール内の温度を測定する方法を備える。
−筐体は酸化ガス流体の注入口を備え、注入口は酸化ガス流体の注入回路に結びついている。
−注入口は、溶解筐体のプラズマアーク源の１基と処理粉砕充填物の投入ポートの間に位置した垂直軸に沿って、規則的および不規則に配置してある。
−本装置は、処理粉砕充填物を継続的に投下するための投入ポートへつながる手段を備える。
処理粉砕充填物を継続的に投入する手段は、投入スクリューおよび押しボタンを備える装置の中から選択するのが望ましい。
−プラズマアーク源は、各プラズマアーク源が生成するプラズマジェットが、水平面に対して１５から３０度の角度で傾斜するよう開口部上に設置する。
本発明は、前述したようにプラズマ溶解を用いた有害生成物の無害化プロセスによって得られたガラス化物質にも関わる。
本発明によれば、この物質が含有する不溶解要素率は０．１質量％以下である。
本発明は、前述したようにアスベスト含有廃棄物処理のための装置の利用にも関わる。
本発明に関する細部を、補足図を参照に下記に記す。

図１は、本発明の特殊な実現方法による、プラズマ溶解を用いた無害化装置の断面の部分的な面を示す。本装置は円筒状の溶解炉または筐体１を備える。筐体は卵形等他の形をしていてもよい。
溶解筐体１は、投入部品２から固形粉砕アスベスト物質の流れで継続的に上流で供給される。溶解筐体１の側面仕切り４内に位置する取出し口に円状断面の開口部で形成されている投入ポート３により、溶解筐体１内へ粉砕処理充填物５は投入される。
投入部品２は、溶解筐体１内に存続する温度および加圧条件により課される温度および圧力下で、流量を制御して放出できるものを選択する。例として、冷却スクリュー２の使用が挙げられる。また、加圧空気輸送および押し棒による投入方法も可能である。
溶解筐体１へ投入される粉砕充填物５は、重力で溶解プール６の中へ落下する。溶解プール６内への粉砕充填物５の衝撃ゾーンは混合ゾーン７を構成する。混合ゾーンは、処理粉砕充填物５が、るつぼ１０の液体溶解プール６内で、非移動式プラズマアークトーチのエネルギーにより高温で液体となった処理粉砕充填物とが混合するゾーンである。
溶解筐体１は、溶解筐体１の上部に位置し粉砕充填物から気化した、１４００から１６００℃の高熱ゾーン７、６、１２内の熱化学反応から生じる気化部分を受ける出口１１を備える。出口１１は煙処理・摘出回路へつながる。

非移動式プラズマアークトーチ８，９は、溶解筐体１の側面仕切り４内の取出し口１３，１４に卵形および／または円形の開口部に備える。
非移動式プラズマアークトーチ８，９は、各プラズマアーク源から生成されるほぼ円柱のプラズマジェット１５，１６が伝導軸１７，１８に沿って伝導し、溶解プール６へ直接照射されるよう溶解筐体１へ設置する。
伝導軸１７，１８は垂直平面Ｐ外に位置し、垂直平面は溶解筐体１の仕切り４と伝導軸１７，１８との交点２０上にある仕切り４に法線１９を含む（図３）。各プラズマジェット１５，１６は、溶解プール６を撹拌するようプール方向へ傾斜して照射される。

精密には、プラズマジェットを例えば、プラズマがおよそ４００メートル／秒に達するといった高速度での、プラズマジェットと物質間の直接的な物理的衝撃により、プラズマと物質、溶解する物質と溶解済物質との間での温度上昇移行が生じるよう、水平におよそ２０度の角度で溶解プール６の方へ向ける。
さらに、平行プラン上で照射した場合、プラズマジェット１５，１６の各伝導軸１７，１８は、筐体１の仕切り４に対し、プール中心に撹拌を引き起こすための、半径方向構成要素２１と接線構成要素２２を形成する。撹拌は、一方では各非移行式プラズマアークトーチの軸位置の物理的な調整方法、他方ではプラズマジェット１５，１６からの溶解プール６への衝撃が非対称になることで最適化する。プラズマジェットは、それぞれ液体面の回転によりプールの撹拌をもたらす、半径方向構成要素２１と接線構成要素２２を示す。

トーチ８，９は、プラズマジェット１５，１６は処理粉砕充填物５が落下する溶解プール１のゾーン７方向へ照射されるよう、溶解筐体１に設置するのが望ましい(図４)。
こうした形状およびその形状にのっとった操作方法は、溶解プール６の混合ゾーン７内へ重力で投入される物質の流れの混合を有効に促進する。その結果、１６００℃までの温度でより均等な処理、溶解時間の減少、溶解プール６内の不溶解物質率の最小限化が可能となる。

また、半径方向構成要素２１および接線構成要素２２の値は、プール領域のプラズマジェットの衝撃ゾーンが、仕切りを覆う耐熱物質の維持に有害なホットポイントを生成しないよう、筐体１の仕切り４から十分に離れるよう選択する。
溶解筐体１の側面仕切り４、るつぼ１０およびアーチ２３は全て、内側がクロム／コランダム等の高温維持耐熱物質で覆われている。

トーチ８，９は、特に大気から処理・圧縮する方法を用いたプラズマジーンガスのような処理・加圧空気で機能する。同様に雰囲気中の酸素および窒素に関し、そのパーセンテージを変化させた他のプラズマジーンガス使用も可能である。
溶解筐体１は酸化ガス流体の注入口２４を備える。この注入口２４は酸化ガス流体の注入回路（図外）につながっている。注入回路は加圧された形で流体を注入するための圧縮機を備える。注入口は、酸化ガス流体が、処理粉砕充填物の投入ポート３を備える溶解筐体部分の方向に、溶解筐体１の側面仕切り４に接線として注入されるよう方向付けられている。注入口２４は、垂直軸２５に沿って規則的または不規則的に配置される。垂直軸２５は溶解筐体１のプラズマアーク源８と処理粉砕充填物５の投入ポート３（図２）の間に位置する。
室温のガス（空気が望ましい）の流れは、溶解筐体１の内部仕切りを覆う温度遮断となるエアーフィルムを形成する。

制御・測定方法としては、内視鏡による粉砕充填物５の溶解調査、オプチカル・パイロメーターによるプール温度、圧力・温度観測により溶解筐体１の圧力・温度をとらえることが可能である（図外）。測定には、例えば処理装置の制御のもと、溶解プロセス、特に粉砕充填物の溶解に必要・十分なプラズマ電力の最適化および制御を目的として、処理粉砕充填物の溶解プール６内への投入量または／およびトーチ８，９の電力を決定する目的にプログラムされた、マイクロプロセッサー等を使用する。

溶解筐体１は、鋳造・精錬筐体２６の上流部で流体と連絡している。鋳造・精錬筐体２６は、ほぼ長方形の形状だが、平行六面体、円錐台状、円柱、卵形といった他の形の選択も可能である。鋳造・精錬筐体２６は処理粉砕充填物５の投入ポート３と相対して位置するのが望ましい。
鋳造・精錬筐体２６は精錬プール２７を受け、特に筐体の側面に位置する流し込み口２８を備える。流し込み口２８は円錐台状の断面が望ましく、円錐形（望ましい）で冷えた止め弁２９でふさぐ。
鋳造・精錬筐体２６は下流部に開口部を備え、非移行式プラズマアーク源３０にむすびついている。プラズマアーク源３０は、鋳造・精錬筐体２６上流部の精錬プール２７を直接照射するよう鋳造・精錬筐体２６の下部へ傾いたプラズマジェット３1を生成するよう設置されている。プラズマジェットにより、溶解プール６の方へ残留可能な不溶解要素を押し返す一定の運動で衝撃を与え、精錬プール２７内の溶解温度の維持も可能である。プラズマジェット３１は水平に１５から３０度の角度を形成し、主要軸３３に沿って伝導する。
精錬プール２７は、長方形（望ましい）断面の液体プールを製造するために、溶解プール６から継続的に直接供給される。液体プールは円柱断面の取り出し口３２内に設置されたプラズマトーチ３０が生産する熱エネルギー供給で温度を維持する。

止め弁２９がしてある場合、繊維状・粉塵状アスベスト廃棄物処理の際には、全てを排除するために、溶解プロセスを最適化し、プラズマトーチ３０によるエネルギー供給で残渣を全て除去するようしむける。
止め弁２９を外してある（水力が望ましい）場合、液体プール２７は流し込み口から雰囲気中へ継続的に流れる。トーチ３０のエネルギー供給により、最低温度である室内雰囲気と融解物質との接触から生じる凝固の危険なく流出が行われる。物質は後に雰囲気中で冷却され、無毒のガラス化物質に変化する。

鋳造・精錬筐体２６は、クロム／コランダム等を原料とした高温持続耐熱要素で内側の高温面を覆われている。鋳造・精錬筐体の耐熱部品は、空気熱力学の拘束が少量なため、溶解筐体１が備えている部品ほどは、耐熱製品の寿命を保つために補足的な方法を必要としない。
測定・制御方法により、鋳造・精錬筐体２６内の温度と圧力、そしてピジュアージュによるプールのレベルをとらえることが可能である。測定は流し込みの開始と時間とを決定するために行われる。

特殊な使用法では、純粋に例として、以下に一日約４０トンの処理設備の主な寸法の特徴を記す。
−溶解筐体１の内部直径はおよそ３メートル、高さ２から３メートル。
−平行六面体での精錬チャンバの幅およそ１．５メートル、高さ１．５から２メートル。
−垂直平面内での、精錬チャンバ／筐体の全体は、全長４から５メートル。
−プールの高さは２００から３００ミリメートル。

煙の流量をならす粉砕物質を継続的に投入することで、容易となった上述の測定・制御方法から生じるプロセスの管理は、例証として、科学的に同性質の、ほぼ一定の気化する質量物質を含む廃棄物分を選択することでさらに改善できる。
その上、高温のプラズマ使用（エンタルピー６から７メガジュール/ｋｇ）では、全流量へのプラズマの貢献が限られることで、煙の全流量が最低限になることは明らかである。これらの要因は、出口１１からの溶解筐体１の抽出煙の処理を最適化することになる。
粉砕アスベスト廃棄物を一日４０トン処理する装置は、およそ１．５メガワットのプラズマ電力を要する。溶解筐体１に設置した非移行式プラズマアークトーチ２基８，９に５００ｋＷ＋５００ｋＷ、鋳造・精錬筐体２６下流に備えた非移行式プラズマアークトーチ３０に５００ｋＷである。溶解筐体内に注入する室温の酸化ガス流量は、８００から１２００Ｎｍ^３／時である。
例として、粉末状の廃棄物５０％、塊状の廃棄物５０％といった標準的なアスベスト廃棄物に関しては、廃棄物の気化可能な部分はおよそ９００から１０００Ｎｍ^３／時の流量となる。
およそ１．５メガワットのプラズマ電力として、プラズマジーンガスの流量はおよそ４５０から５００Ｎｍ^３で、６から７メガジュール/ｋｇのプラズマエンタルピーに相当する。
煙の全流量は、２５００から３０００Ｎｍ^３／時である。こうした作業条件下で、雰囲気への窒素酸化物の排出割合は、要求されている４００ｍｇ/Ｎｍ^３以下となる。
エネルギー収支は約１ｋＷ/ｋｇとなる。プラズマトーチが、およそ８０から８５％（熱放出エネルギーと熱消費エネルギーの関係）にも達するエネルギー収支に考慮される生産性を備えていることから、本発明のプラズマ溶解を用いた無害化のプロセスは、かなりの高エネルギー効率であると結論できる。
一日４０トンの処理能力に対し、溶解から発生する２０から２５トンのガラス化製品は、完全に不活性であり、繊維および粉塵状のアスベストの痕跡を全く残さない。その物理的特性から、道路建設の土台に再利用可能な製品である。

本発明の特殊な実現方式により、プラズマ溶解を用いた有害生成物の無害化装置の断面図の部分的な面を表わす図である。 図１の無害化装置を上方から見た簡略化断面図である。 溶解プールへ傾斜したプラズマジェットの伝導軸を示した図１の装置の溶解筐体の部分的な面を表わす図である。 本発明の別の実現方法による、溶解筐体の上方からの断面を示す図である。

符号の説明

１ 溶解筐体
２ 冷却スクリュー
３ 投入ポート
４ （側面）仕切り
５ 処理粉砕充填物
６ 溶解プール
７ 混合ゾーン
８，９ トーチ
１０ るつぼ
１１ 出口
１２ 高熱ゾーン
１３，１４ 取出し口
１５，１６ プラズマジェット
１７，１８ 伝導軸
１９ 法線
２０ 交点
２１ 半径方向構成要素
２２ 接線構成要素
２３ アーチ
２４ 注入口
２５ 垂直軸
２６ 鋳造・製錬筐体
２７ 精錬プール
２８ 流し込み口
２９ 止め弁
３０ トーチ
３１ プラズマジェット
３２ 取り出し口
３３ 主要軸

Claims (21)

1. a) 溶解プール(6)内に、ガラス化可能な処理粉砕充填物(5)を継続して投入して、処理粉砕充填物(5)を、耐熱要素で少なくとも部分的に覆われた仕切りで内容量を限定された溶解筐体(1)内に位置した溶解プール(6)の中へ重力で落下させ、
   b) 前記溶解プール(6)内にプラズマジェットを少なくとも一度直接照射して、プラズマジェットを垂直平面（Ｐ）外の伝導軸(17，18)沿って向け、垂直平面（Ｐ）を、溶解プール(6)を撹拌するための仕切り(4)と伝導軸(17，18)との交点(20)上にある仕切りに法線を含ませ、各プラズマジェット(15，16)を溶解筐体(1)上に設置された非移行式プラズマアーク源(8，9)から生成させ、
   c) 精錬プール(27)の中へ少なくとも溶解プールの一部を送り、精錬プール(27)を、上流部が溶解筐体(1)と連絡している鋳造・精錬筐体(26)内に位置せしめ、該鋳造・精錬筐体(26)を耐熱要素で少なくとも部分的に覆われた仕切りで内容量を限定し、
   d) 残留可能な不溶解物を溶解プール(6)へ押し戻すように、溶解筐体(1)と連絡している鋳造・精錬筐体(26)上流部の精錬プール(27)へ直接プラズマジェットを少なくとも１回照射し、その際のプラズマジェット(31)を、鋳造・精錬筐体(26)下流部に設置された非移行式プラズマアーク源(30)から生成することを特徴とするプラズマ溶解を用いた有害生成物の無害化プロセス。
2. 前記溶解筐体(1)に設置された各プラズマアーク源(8，9)より生成したプラズマジェットが、処理粉砕充填物が落下する溶解プール(6)の方向へ向いていることを特徴する請求項１記載のプロセス。
3. 前記溶解プール(6)と各プラズマジェットの衝撃ゾーンが、仕切りにヒートポイントが発生するのを避けるよう、溶解筐体(1)の仕切りからある距離離れていることを特徴とする請求項１又は２記載のプロセス。
4. 前記処理粉砕充填物(5)が、前工程において a) 混合溶解温度が最低温度となるような構成の混合廃棄物を粉砕することで形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のプロセス。
5. 前記鋳造・精錬筐体(26)の下流部に設置されたプラズマアーク源(30)から生成するプラズマジェット(31)を、鋳造・精錬筐体(26)と溶解筐体(1)の連絡口に合わせてある軸(33)に沿って照射することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のプロセス。
6. 少なくとも溶解筐体(1)の仕切り(4)の一部に、接線として室温の酸化ガス流体を注入することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のプロセス。
7. 前記処理粉砕充填物(5)を投入する溶解筐体(1)の方へ酸化ガス流体を向けることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載のプロセス。
8. 前記溶解プール(6)の温度を測定し、溶解プールの温度を維持しつつ、溶解筐体(1)に設置されたプラズマアーク源から生成するプラズマ出力を最小限にすることを特徴とする請求項６又は７記載のプロセス。
9. 前記仕切り(4)によって内容量を限定された溶解筐体(1)を備え、その仕切りは耐熱要素で少なくとも部分的に覆われ、筐体はガラス化可能な処理粉砕充填物(5)の投入ポート(3)を含み、さらに、
   −プラズマジェット(15，16)を生成するよう向けられた非移行式プラズマアーク源(8，9)の内の少なくとも１基は、上記筐体(1)側面の開口部とつながっており、
   −プラズマアーク源(8，9)は、プラズマアーク源から発生したジェットプラズマ(15，16)が、溶解プール(6)を受けるよう向けられている筐体(1)の下部へ傾き、伝導軸(17，18)沿いに伝導するよう、溶解筐体(1)上に備え、伝導軸は垂直平面（Ｐ）外に位置し、垂直平面（Ｐ）は溶解プールを撹拌するための仕切り(4)と伝導軸(17，18)との交点(20)上にある仕切りに法線(19)を含み、
   −溶解筐体(1)は、鋳造・精錬筐体(26)上流部で流体と連絡し、鋳造・精錬筐体(26)は耐熱要素で少なくとも部分的に覆われた仕切りで内容量を限定されており、精錬プール(27)を受けるよう定められており、
   −鋳造・精錬筐体(26)は、下流部の開口部に非移行式プラズマアーク源(30)を備え、プラズマアーク源はプラズマジェットが溶解プール(6)へ残留可能な不溶解物を押し返すために、鋳造・精錬筐体(26)の上流部で精錬プール(27)に照射するよう、鋳造・精錬筐体(26)の下部へ、プラズマジェット(31)が傾いて生成するよう備えられていることを特徴とするプラズマ溶解を用いた有害生成物の無害化プロセスを使用した装置。
10. 前記溶解筐体(1)の側面開口部上に各非移行式プラズマアーク源(8，9)を２基備え、該プラズマアーク源は、溶解プール(6)を撹拌するために非対称的に溶解プール(6)へプラズマジェットが照射されるよう定められていることを特徴とする請求項９記載の装置。
11. 前記溶解筐体(1)は酸化ガス流体の注入口(24)を備え、該注入口(24)は酸化ガス流体注入回路へ結びついていることを特徴とする請求項９または１０記載の装置。
12. 前記注入口(24)は酸化ガス流体が筐体側面の仕切り(4)で接線として溶解筐体(1)方向へ注入されるよう方向付けられており、溶解筐体(1)には処理粉砕充填物(5)の投入ポートが備え付けられていることを特徴とする請求項１１記載の装置。
13. 前記注入口(24)が溶解筐体(1)のプラズマアーク源(8，9)の１基と処理粉砕充填物(5)の投入ポート(3)の間に位置した垂直軸(25)に沿って、規則的および不規則に配置してあることを特徴とする請求項１１または１２記載の装置。
14. 前記プラズマアーク源(8，9)より発生するプラズマジェットが処理粉砕充填物の落下する溶解プール(6)ゾーンへ向けられて照射されるように、非移行式プラズマアーク源(8，9)が、溶解筐体(1)に設置されていることを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１項記載の装置。
15. オペレーターが少なくともプラズマアーク源(8，9)から生成するプラズマの出力を即時に操作できるよう、溶解プール（6）を制御する測定装置を備えていることを特徴とする請求項９〜１４のいずれか１項記載の装置。
16. 前記鋳造・精錬筐体(26)が処理粉砕充填物(5)の投入ポートと相対していることを特徴とする請求項９〜１５のいずれか１項記載の装置。
17. 前記投入ポート(3)へ結びつき、処理粉砕充填物(5)を継続的に投入する方法を備える特徴とする請求項９〜１６のいずれか１項記載の装置。
18. 前記プラズマアーク源(8，9，30)が、該プラズマアーク源のそれぞれから生成するプラズマジェットが水平面に対して１５から３０度の角度で傾斜するよう開口部上に備えてあることを特徴とする請求項９〜１７のいずれか１項記載の装置。
19. 前記鋳造・精錬筐体(26)が止め弁(29)で閉鎖された流し込み口(28)を備えていることを特徴とする請求項９〜１８のいずれか１項記載の装置。
20. アスベスト含有廃棄物処理に関し、請求項９〜１９のいずれか１項記載の装置の使用。
21. プラズマ溶解を用いた有害物質の無害化プロセスで得た、不溶解要素含有率が０．１質量％以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載のガラス化資材。

Images