都市ごみ溶融を模擬したCaO-SiO₂-Al₂O₃系溶融スラグからの酸化鉛の揮発速度解析の検討

抄録

都市ごみの溶融過程におけるPbOの揮発挙動を模擬して，N₂：80%-O₂：20%雰囲気，溶融温度1,673～1,773K，溶融炉内のN₂-O₂混合ガス空間速度1.50×10⁻⁴～3.01×10⁻³m・s⁻¹の流通条件下においてCaO, SiO₂, Al₂O₃の含有量をそれぞれ10～60wt%の範囲で混合調整したCaO-SiO₂-Al₂O₃系溶融模擬スラグからのPbOの揮発速度解析を行った。本研究では，溶融スラグ中および気相中のPbOの物質移動速度を求めるにあたり境膜説を用い，さらに常圧下におけるアルゴン気流中のMnの溶鉄からの蒸発速度を用いることによってN₂-O₂雰囲気におけるCaO-SiO₂-Al₂O₃系溶融スラグからのPbOの揮発速度を推算した。また，本実験ではCaO-SiO₂-Al₂O₃系溶融スラグからのPbOの揮発速度を見積るにあたり，総括物質移動係数をスラグ組成および温度の関数として求めた。
その結果，本実験条件下ではN₂：80%-O₂：20%の混合ガス流速9.02×10⁻⁴m・s⁻¹以上の条件ではCaO-SiO₂-Al₂O₃系溶融スラグからのPbOの揮発速度は蒸発速度および液側物質移動速度の両者によって影響されることが認められた。また，本速度解析でもとめた計算結果は本実験範囲内において，粘度0.40～1.4Pa・sの低粘度のCaO-SiO₂-Al₂O₃系溶融スラグに対して実験結果を比較的良く再現することができた。