JPH0834621A - 固体片または粒子の形態にある生成物のガラス化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】非常に単純化された処理がK 要であるか、ある
いは処理を回避し得る程度まで煙霧の発生を減少させ、
同時に安価である、固体物質のガラス化方法を提供す
る。 【構成】好ましくはガス状燃焼材料および酸素が供給さ
れる加熱手段、好ましくはバーナー（１５）を備えた炉
（３）を使用する。固体物質を炉（３）に導入する前
に、炉を予熱し、固体物質が、炉（３）において、炉の
煙霧により同伴されるダストを発生し得る形態にある期
間中、加熱手段（１５）を停止するか弱める。固体物質
が全体的にガラス質塊に変換され、汚染ダストを発生し
ないようになったれ、加熱手段（１５）のフルパワーを
再度達成させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体片もしくは粒子の
形態にある生成物（物質）のガラス化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】多数の産業活動において、高度に毒性で
あると考えられている重金属、例えばクロム、ニッケ
ル、亜鉛、水銀、鉛、カドミウムの重要量を時に含有す
る固体廃棄物が産み出されている。これら廃棄物は、地
下水の汚染をもたらすので、一般に棄捨することができ
ない。

【０００３】これは、家庭廃棄生成物の燃焼によるダス
トについて特にそういえることである。

【０００４】重金属をろ過またはデカンテーションによ
り回収することを伴う、重金属の物理化学的分離は、高
価である。

【０００５】他の技術はガラス化であり、これは、場合
によりガラスおよび／またはスラグを添加し、固体廃棄
物を溶融させることにより得られる不溶性ガラス中に危
険な金属を捕捉するものである。

【０００６】溶融は、電気炉、アーク炉において、プラ
ズマトーチ、サブマージ電極などにより行うことができ
る。溶融は、また、バーナー、特にガスバーナーを備え
た炉中においても行うことができる。

【０００７】ガラス化させようとする生成物を融点まで
加熱する間に、煙霧すなわちガスが、ガラス化しようと
する生成物に含まれ、高温の影響により遊離またはガス
化された物質から放出される。操作の初めには、強く乱
流状態にあるこれらガスは、生成させるべきガラス塊ま
たは生成の過程で封じ込められていない、ガラス化すべ
き生成物の粒子を同伴する。

【０００８】したがって、これらガスを、それらが引き
起こす汚染を減少させるために適した処理に供すること
が必要であるが、この処理は、汚染物質により課される
要求が厳しくなるにつれ、比例的に費用および煩雑さを
増加させる。

【０００９】バーナーを用いた技術は、資本および電気
エネルギー消費の点で他の技術よりも安価であるが、バ
ーナーは、動作時に、ガラス化すべき生成物からのガス
よりも多量のガスを生成し、それ故、汚染問題およびこ
の汚染を減少させるための要求を増加させる。

【００１０】燃焼物質として酸素を使用するバーナーを
用いると、熱効率が向上し、処理すべき煙霧の体積がか
なり減少する。しかしながら、これら煙霧を処理すると
いう要求は残る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、非常に単純
化された処理が必要であるか、あるいは処理を回避し得
る程度まで煙霧の発生を減少させ、同時に安価である、
固体物質のガラス化方法を提供することを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、固体片または粒子の形態にある生成物の
ガラス化方法であって、加熱手段を備えた炉を使用し、
ガラス化すべき生成物を炉内に導入し、該生成物を液状
またはペースト状ガラス質塊が生成するまで加熱し、つ
いでこのガラス質塊を炉から取り出し、冷却固化するガ
ラス化方法において、ガラス化すべき生成物が液状また
はペースト状ガラス質塊を生成しえる温度を超える温度
まで加熱手段により炉の内壁を予熱し、廃棄物を炉内に
導入する前に加熱手段により供給されるエネルギーを実
質的に減少させ、もっぱら炉の内壁から伝達される熱を
受け取ることによって、すべての生成物が液状またはペ
ースト状塊の形態にあるまで、生成物を加熱し、加熱手
段を少なくともこの時点まで減少したパワーに維持する
ことを特徴とするガラス化方法を提供する。

【００１３】加熱手段のパワーの減少は、加熱手段の完
全停止からなり得る。しかしながら、加熱手段の最終的
な再点火は、しばしば炉内の圧力の急激な増加を伴い、
これは望ましくない。したがって、加熱手段のパワー
（電力）をより低い値に減少させることだけが好まし
く、これは例えば最大パワーの３０％未満であり得る。

【００１４】炉の内壁の内表面が到達し得る最高温度
は、この壁の性質および処理すべき生成物の性質の関数
である。この温度を超えると、壁は物理的劣化、または
処理すべき生成物との化学反応の危険状態となる。炉壁
により生成物に伝達される熱の量は、特に、壁の厚さを
横断して達する平均温度、ならびにこの壁の厚さおよび
熱的性質に依存する。炉の内壁の予熱は、それぞれの場
合に正確に最適化されなければならない操作であると理
解されるであろう。

【００１５】操作の好ましい態様によれば、加熱手段の
パワーは、炉壁の内表面が該壁および生成物の化学組成
に特に依存する制限温度を超えないように調整される。

【００１６】このようにして、炉壁が供される熱サイク
ルの振幅が制限され、操作サイクルの時間が減少する。

【００１７】バーナーのパワーを減少させると、炉は炉
外での熱損失により冷却することに注意すべきである。
それ故、炉の内部は減圧状態となり、せいぜい、ガラス
化すべき固体生成物の体積に対応する少量のガスを除
き、ガスの排出が避けられる。

【００１８】操作中に導入されるガラス化すべき生成物
の量は、その生成物の性質に、炉の特性、炉壁材料の熱
容量および熱伝導率に、ならびにその外部絶縁に依存す
る。以下の点に関するテストにより決定し得る最適量が
存在する：より少量は過剰数の単位操作をもたらし、よ
り多量は多すぎる加熱時間を必要とし、炉が供される熱
サイクルの振幅を増大させるか、さもなければすべての
生成物を満足し得るガラス化相にすることがない。

【００１９】好ましくは、一般に円筒または中空円錐状
形状の回転炉を使用し、これをその軸を非垂直に保って
液状またはペースト状塊の生成中回転させる。

【００２０】このようにして、生成しつつあるガラス質
塊は、炉の側壁を掃引し、そこに滞留し得るダストを吸
収する。かくして、このダストの体積が回避され、その
結果ダストは運動状態におかれ得る。

【００２１】好ましくは、炉の回転軸は、液状またはペ
ースト状塊の生成中水平の維持され、液状またはペース
ト状塊を排出させるためにこの軸を傾斜させる。

【００２２】好ましくは、加熱手段は、バーナーであ
る。

【００２３】この技術の低エネルギー消費および低投資
費用という利点は、本発明の方法によって保持され、汚
染という欠点は本発明の方法によって大幅に減少され
る。

【００２４】好ましくは、酸素を富化した空気が供給さ
れるバーナーを使用し、より好ましい態様においては、
「純粋」酸素、すなわち酸素を少なくとも９０％含有す
るガスが供給されるバーナーを使用する。このようなバ
ーナーは、空気および液状または固体状燃焼材料が供給
される通常のバーナーと比べて種々の利点を有する。エ
ネルギー出力がより優れている。生成するガスの体積が
減少し、これにより付随する装置例えば煙突のサイズを
減少できる。さらに、ガス状生成物の体積の減少によ
り、炉の壁に付着したままとなる、ガラス化すべき生成
物のダストの同伴が減少する。

【００２５】好ましくは、バーナー用の燃焼材料として
環境を汚染させるダストを生じないガスまたは液体を使
用する。

【００２６】好ましくは、炉における加熱時間を短縮す
るためおよび熱サイクルの振幅をしたがって炉の疲労を
減少させるために、生成物を炉内に導入する前に炉外で
生成物の予熱を行う。

【００２７】エネルギーをよりよく用いるため、処理す
べき生成物の炉外での予熱のためにガラス質塊、または
炉から出るガスの熱の少なくとも一部を回収することが
好ましい。

【００２８】以下、図面を参照して本発明の実施例を説
明する。

【００２９】図１において、曲線Ｉは、バーナー炎の温
度の変動を示し、曲線IIは、炉の内壁の表面温度の変化
を示し、曲線III は、仕込みの温度変化を示し、IVは、
バーナーパワーの変化を示している。一連の試験の開始
に対応する初めから、バーナーを点火し、炉を損傷する
ことのないように超えてはならない温度Ｔ１に到達する
までこれに最大パワーを与える。点Ａに対応するこの時
点から、バーナーのパワーをわずかに低下させ、実質的
に一定の炎温度を維持するようにする。この期間中、曲
線IIで表わされる炉の内壁の温度は、最高壁温度であり
超えてはならない温度Ｔ２まで上昇し続ける。この温度
は時点Ｂで到達する。ついで、バーナーを低下したパワ
ー、すなわちより低いパワーに変え、その直後に、温度
Ｔ２よりも実質的に低い温度Ｔ４に予熱された処理すべ
き生成物を導入する。そこで伝導および輻射の双方によ
り、生成物の加熱が行われ、その間に炉壁は冷える。時
点Ｃで、生成物は温度Ｔ３に達し、その温度で生成物は
全体的にペースト上にあり、ダスト発生の危険性が実際
上消滅する。この時点で、バーナーを再点火し、壁温度
を迅速に実質的に温度Ｔ２まで上昇させる一方、炎の温
度を迅速に温度Ｔ１に到達させる。この時点Ｄで、バー
ナーのパワーを制限し、これはまた壁温度で温度Ｔ２を
キャップし、その間、生成物は温度Ｔ５まで加熱され、
その温度で、生成物は、外部に排出されるに十分に液状
となる。この時点Ｅ出、バーナーを細め、生成物を排出
させる。排出中に生成物は冷却し、炉壁も温度Ｔ６に冷
却する。排出が完了したら（時点Ｆ）、炉の内壁が温度
Ｔ２に達するまで、バーナーを再点火する。

【００３０】次に、時点Ｂについて説明した条件に戻
り、このサイクルを処理すべき生成物の新たな仕込みに
ついて繰り返すことができる。

【００３１】図２は、装置を概略的に示すものである。
サイロ１は、処理すべき生成物を貯蔵するものであり、
所望により添加物によりその融点または軟化点を低下さ
せてもよい。

【００３２】符号２は、分配および混合のための装置を
示す。符号３は、炉を示し、これについては以下記載す
る。符号４は、煙霧を除去するための導管を示し、煙突
６を備えたダスト除去サイクロンへガスを運ぶものであ
る。

【００３３】炉３は、より詳細に図３に示されている。
これは、中央の円筒状部１０と、２つの円錐台状端部１
１、１２からなる炉である。この炉は、炉の軸に垂直な
水平ピボット１３により支持されているが、その対称軸
が水平にある位置と、その対称軸が水平に対して約４５
度傾斜している位置との間でスイングし得る。ローラー
ベアリング１４が、炉の中央部をその端部近傍で取り囲
んでいる。図示しない駆動ローラーとの協働により、ベ
アリング１４は炉３をその軸の周りで回転させる。

【００３４】水平の位置で、炉の一方の端部１１は、図
２に示すように煙霧の排出のために導管１４と接続され
る。炉の他の端部１２は、ガス・酸素バーナー１５か、
無端スクリューフィーダー１６のような、仕込み物を炉
に導入するのに適した仕込み装置のいずれかを受け付け
る。バーナー１５は、供給装置１６と同様、端部１２に
導入され、または取り外し得るように可動性である。点
線にて、液体状に変換された生成物の排出中の炉の位置
を示す。

【００３５】この位置で、バーナー１５および供給装置
１６は取り外される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法の異なる段階を示す温度グラフ
図。

【図２】本発明に使用する装置の一例を簡略化して示す
概略図。

【図３】本発明に使用する炉の一例を示す側面図。

【符号の説明】

３…炉、４…導管、１５…バーナー、１６…供給装置。

フロントページの続き (71)出願人 595042391 ソジェミ − ソチエタ・ジェネラーレ・ マッキネ・インピアンティ ＳＯＧＥＭＩ − ＳＯＣＩＥＴＡ ＧＥ ＮＥＲＡＬＥ ＭＡＣＣＨＩＮＥ ＩＭＰ ＩＡＮＴＩ イタリア国、20145 ミラン、ビア・カノ ーバ 42 (72)発明者 エリック・ドュシャトー フランス国、78000 ベルサイユ、リュ・ ボルニ・デボルド 28 (72)発明者 エベラール・クロール フランス国、92000 ブローニュ − ビ ランクール、リュ・ドゥ・ラ・ベル・フィ ーユ 18 (72)発明者 アンジェロ・ビゴレッリ イタリア国、20145 ミラン、ビア・カノ ーバ 42、ソジェミ − ソチエタ・ジェ ネラーレ・マッキネ・インピアンティ内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体片または粒子の形態にある生成物の
   ガラス化方法であって、加熱手段を備えた炉を使用し、
   ガラス化すべき生成物を炉内に導入し、該生成物を液状
   またはペースト状ガラス質塊が生成するまで加熱し、つ
   いでこのガラス質塊を炉から取り出し、冷却するガラス
   化方法において、ガラス化すべき生成物が液状またはペ
   ースト状ガラス質塊を生成しえる温度を超える温度まで
   加熱手段により炉の内壁を予熱し、廃棄物を炉内に導入
   する前に加熱手段により供給されるエネルギーを実質的
   に減少させ、主として炉の内壁から伝達される熱を受け
   取ることによって、すべての生成物が液状またはペース
   ト状塊の形態にあるまで、生成物を加熱し、加熱手段を
   少なくともこの時点まで減少したパワーに維持すること
   を特徴とするガラス化方法。
2. 【請求項２】 生成物を炉内に導入する前に、加熱手段
   を完全に停止することを特徴とする請求項１記載の方
   法。
3. 【請求項３】 生成物を炉内に導入する前に、加熱手段
   を停止することなくそのパワーをより低い値まで低下さ
   せることを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】 炉壁の内表面が該炉壁および生成物の化
   学組成に特に依存する宣言温度を超えないように、加熱
   手段のパワーを調整することを特徴とする請求項１ない
   し３のいずれか１項記載の方法。
5. 【請求項５】 生成物のすべてがペースト状塊の形態と
   なったとき、生成物がその容易排出がかのうであるに十
   分に液状となるまで加熱手段のパワーを再び増加させる
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載
   の方法。
6. 【請求項６】 一般に円筒状または中空円錐状の回転炉
   を使用し、ガラス質塊の生成中これをその軸を非垂直状
   態に保って回転させることを特徴とする請求項１ないし
   ５のいずれか１項記載の方法。
7. 【請求項７】 液状またはペースト状塊の生成中炉の回
   転軸を水平に維持し、液状またはペースト状塊を排出す
   るためにこの軸を傾斜させることを特徴とする請求項６
   記載の方法。
8. 【請求項８】 加熱手段が、バーナーであり、その炎が
   炉内に生成されることを特徴とする請求項１ないし７の
   いずれか１項記載の方法。
9. 【請求項９】 酸素富化空気または９０％を超える酸素
   を含有するガスが供給されるバーナーを使用することを
   特徴とする請求項８記載の方法。
10. 【請求項１０】 生成物を炉内に導入する前に、炉外で
    生成物を予熱することを特徴とする請求項１ないし８の
    いずれか１項記載の方法。