有害气体和焚烧炉底残灰等净化处理物及其净化处理方法技术

本发明专利技术公开了一种废弃物的净化处理方法，其特征在于，使由硅氧烷和硅烷醇盐构成的水性成膜性无机化合物与废弃物的燃烧气体和飞灰相接触，形成成膜膨胀物，成为在其中包含黑烟和恶臭和有害气体及重金属的燃烧残渣物，将同时封闭作为有害物和公害物的黑烟和恶臭和有害气体及重金属所构成的废弃物进行燃烧，以同时对生成的黑烟和恶臭和有害气体和重金属的含有物等的有害物和公害物进行封闭净化处理。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及含有黑烟和恶臭和重金属、飞灰的有害气体和在焚烧装置底部堆积的残留灰等的净化处理物及其净化处理方法。不必说对来自于生活环境的废弃物燃烧时产生黑烟和恶臭，就连对投弃的焚烧灰和排放的飞灰中含有的有害重金属的溶出造成的公害，和已经在欧洲严格限制的二噁英的排放也应当加以严格的限制。然而行政指导要求由目前处理废弃物的不连续运转的中小焚烧炉转换为连续运转的大型熔融炉焚烧法。但是若有上述规定，经营中小炉的地方自治体和从事中间废弃物处理者就要被迫投入高额改造设备或停业，但还没有解决这个问题的现实的建议。只要在废弃物中含有金属和成分Cl，有机物燃烧后必然产生有害气体二噁英的前体。另外在排气处理的最终工序中使用不耐高温的袋滤器，即使在送至袋滤器途中进行冷却处理和洗涤器处理，也会产生二噁英，要用无机物和矿物吸着处理，但残渣物和吸着剂需要再处理。为使处理完全，还必须有复杂的处理技术和高额的设备。另外在焚烧残渣的残留灰中，残存有公害的重金属，以前用螯合剂处理后投弃在指定的填土掩埋地处理，但一般认为长期稳定性不足，存在安全性问题。特别是在飞灰中，二噁英和重金属浓缩后残存在其中，用螯合剂处理很困难。此外，用小型焚烧炉因为产生黑烟和恶臭给周围居民带来影响，对此施加对策的焚烧炉费用昂贵，因此希望寻找到简单和便宜的方法。环境厅若要达到对二噁英和其他气体以及重金属的规定值，则现有焚烧装置的改造费用昂贵，只能停止运作，此外，用于完全处理的各种熔融还原炉需要花费巨资，担心增加保护环境的居民的负担。焚烧炉的排出气体温度高达200-800℃，没有能够过滤黑烟和恶臭的有机物过滤器，在冷却处理或洗涤器处理后，或者有其他建议，用陶瓷催化剂或吸着体处理冷却后，再输送到袋滤器中。因而，因为装置价格昂贵，期望找到不需要采用后处理的耐高温的无机过滤器和吸着材料。本专利技术将解决这个问题。以前，公知的处理含有重金属的残留灰和飞灰的方法，有将有机物例如胩酸产生的螯合剂进行混合的处理法，该法被广泛使用，但是难以用化学的方式来评价螯合法的稳定性，所以需要找到一种能使重金属以化学方式进行稳定的离子结合的方法。在欧洲，很早就开始实施处理二噁英的对策，但是近年来也以对排放气体进行冷却的方法占主流，根据最近的研究，二噁英的前体在HCl存在的情况下，在低温下会产生二噁英，为解决这个问题，有效利用了450℃以上还可以使用的活性碳和消石灰的吸着法。不过还存在着该吸着剂的后处理问题。尽管如此，袋滤器还是必要的，因为必须在其中处理漏掉的含有残存重金属的飞灰。也就是说，在处理排放气体过程中，当然需要对含有二噁英前体和氯化铁和重金属的飞灰，或对二噁英有分解作用的催化剂和公害物的有吸附作用过滤器，为再使用过滤器还需要后处理。本专利技术考虑到了涉及的各各方面，所以即使在不连续运转的中小炉中使用本专利技术，也很容易达到视为最难达到的二噁英规定值，采用本专利技术能够减少装置成本和现有炉的改造费，减轻居民负担，也能广泛的应用于其他产业上。本专利技术者等建议以后将“水性成膜性无机化合物的制造法”(特许第2028203号特公平7-14801号)、“防灾、防火、耐火复合材料”(特许第2015694号)等统称为前专利技术硅烷醇盐溶液。此前专利技术硅烷醇盐溶液，采用金属硅和硼砂和氟化钠、锌酸或其盐，以及碱金属(Na,K,Li)，由固体和浓碱溶液反应制造而成，它与水玻璃不同，是由硅氧烷和硅烷醇盐构成的。附图说明图1-4是表示在本专利技术中使用的水性成膜性无机化合物(LC)耐热无机物在20℃,250℃,550℃,960℃时，在FTIR分析中，随温度升高水分子峰值降低显示出成膜的图。在图1至图4中横轴表示WAVE NUMBERS(波数)、纵轴表示ABSORVANCE(吸光度)。在该东丽研究中心的分析报告，图(1-4)的FTIR分析中，示出了在780cm-1时硅氧烷存在，并且在900,1000,2400-3800cm-1时硅烷醇存在。前述专利技术的硅烷醇盐溶液，是一种即使在排出气体的温度在200-1000℃那样的高温范围内时都具有耐热性并不分解的耐热材料。前述的专利技术硅烷醇盐溶液具有膨胀性(intumescence)。根据上述的东丽的分析报告，650℃时有蛋白石(泡石)生成。图5表示的500℃的XRD(X raydiffraction X线解析装置、它是只分析Si化合物的特殊装置。)的峰值，与水玻璃的峰值差别比较判断得到，其结晶化速度快。在图5中，纵轴是X线的吸收谱cm2/g，横轴是波长以Cu作靶材。前专利技术硅烷醇盐溶液的结晶峰很清楚，表示在低温成为固相前体成膜，这可以解释若保有水蒸发则出现膨胀现象的原因。事实上，将前专利技术硅烷醇盐溶液固体成分为50％的液体涂在铁板上，无论从下部加热或从上部喷嘴加热都产生发泡现象。此现象持续到650℃，以后随加热温度上升发泡膨胀现象消失而后谱化，涂膜化。用日本高技术ヅャパンハィテック(株)的高温显微镜能够观察到该现象。用图6的示意图表示该现象。图6中的上段图是表示水性成膜性无机化合物(LC)因排气而泡沫化、成膜化从而成为胶体过滤器，排出水蒸气、二氧化碳等净化处理气体的状态的示意图。中段图是表示当残渣物温度降低时，发泡呈镇定化状态的示意图。下段图是表示在返回到常温时，涂膜内包含排气残渣物的状态的示意图。这种水性成膜性无机化合物(LC)胶体起到耐热过滤器的作用。在废弃物的焚烧排气中含有高温气体和含重金属的飞灰，前专利技术硅烷醇盐溶液，为了包含上述排气，必须膨胀到充满排气配管的程度。因为前专利技术硅烷醇盐溶液因高温排气成为成膜膨胀物，从而达到了本专利技术的目的和效果。加热硅烷醇，其H和OH脱水变成硅氧醇已是定论，因此认为此时若有重金属，将结合成-Si-O-R(R是金属)。前专利技术硅烷醇盐溶液与重金属含有物混合，分析混合物的焚烧物，结果表明重金属没有溶出，显示出这一事实。假如象涂料一样只是被涂敷隐蔽起来，那么将试验材料粉碎，重金属必然会溶出。但采将试验材料粉碎而进行实验的方法，结果在800℃或以上的高温下没有观察到重金属从凝固粉碎物中溶出，因此认为这是离子结合的作用，也就是说，表明对重金属有捕捉作用。前专利技术硅烷醇盐溶液是0.5-1微米的胶体。观察上述图1-4的FTIR，即使温度达到900℃氢氧基也没有消失。图7表示前专利技术硅烷醇溶液，当气体加热温度在450℃，喷嘴温度在180℃时，用喷雾干燥器使其粉末化的显微镜照片，50-80微米尺寸的发泡球化状态。观察图6的推定示意图，若在过量的水存在的条件下由高温气体加热，成膜膨胀的胶体因表面的凝胶状物而被熔敷，这认为是凝胶保有水分蒸发，而在过滤器的作用下将废弃物的固体成分包在内部并使残渣物堆积起来。有害的排气的二噁英反应在450℃或以上不会发生已有定论，因此假如捕捉到二噁英的前体和盐酸成分，则即使冷却到容易生成二噁英的温度400℃或以下，也能够控制二噁英的产生。前述专利技术的硅烷醇盐溶液是碱金属盐溶液。用出口温度为200℃的喷雾干燥器将剩余水分吹走使其粉末化以后，将其以重量比40％与PVC混练，用道曼(ド-マソ)元素分析计作750度燃烧分析，从分析结果看，挥发性盐酸减至很小，不挥发HCl增加到6000倍，用过滤器捕捉分析法得到灰减少到约25％、挥发性盐酸和灰显著减少，恶臭也减少。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
净化处理物，其特征在于，使由硅氧烷和硅烷醇盐构成的水性成膜性无机化合物与含有黑烟和恶臭和重金属、飞灰的有害废弃物的燃烧气体相接触，形成成膜膨胀物，成为在其中包含黑烟和恶臭和有害气体及重金属的燃烧残渣物，从而同时将作为有害物和公害物的上述黑烟和恶臭和有害气体及重金属封闭。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：谷田胜洋，谷田直人，内田秀明，谷田宪治，
申请(专利权)人：谷田博，
类型：发明
国别省市：JP[日本]