專利名稱：：煤灰的處理方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及煤灰的處理方法。特別是涉及在將煤燃燒發(fā)電的火力發(fā)電廠中大量產(chǎn)生的煤灰的處理方法。煤灰是從使用煤的火力發(fā)電廠產(chǎn)生的產(chǎn)業(yè)廢棄物，現(xiàn)在日本每年產(chǎn)生560萬噸，預計將來這個量還要增加。現(xiàn)在產(chǎn)生的煤灰的大部分是進行填埋處理，處理費用逐年增加。另外，從資源的再利用的觀點考慮，目前強烈需求開發(fā)一種有效利用煤灰的技術。關于上述的將煤灰填埋處理的處理方法，存在諸如填埋在海上時的漁業(yè)保證問題或海上污染問題。另一方面，如果在陸地上填埋，則因為日本國土狹窄，填埋場地很少而受到限制。從再利用的觀點考慮，例如進行過配合在混凝土中的試驗，或利用來作為人工骨料、路基材料等，這是將來的可能性?，F(xiàn)在大多是進行填埋處理，但因為此時煤灰是200目以下的細粉，所以在填埋處理時存在飛散多等各種問題。另外，為了將來有效利用煤灰，必須改性煤灰的組成。因此至少要將煤灰進行熔融、減容化。也就是說，從發(fā)電廠排出的煤灰無論是直接投棄還是作為材料再利用都存在困難。因此，期待開發(fā)一種能至少將煤灰熔融后減容化，改性成可以再利用的成分組成的方法。在特開昭54-78866號公報中，沒有特別記載以煤灰的處理方法為目的，但提出了處理各種產(chǎn)業(yè)廢棄物的方法。該方法是將高爐渣、轉爐渣等高溫熔融礦渣保持在熔融爐內，然后向該高溫爐渣內添加各種廢棄物，再利用一般的碳、廢油及其他燃料作為燃料一邊加熱一邊使這些廢棄物與熔融爐渣反應的方法。作為熔融爐渣的供給方法有連續(xù)供給及分批供給的方法。但將該方法用于處理作為本發(fā)明對象的煤灰時存在以下問題。①因為煤灰是200目以下的細粉，所以只將其單獨添加到熔融爐渣中時飛散的可能性大，添加利用效率有問題。②另外，在煤灰中含有有害的重金屬及放射性物質的氧化物。但上述方法不能將這些有害的重金屬類充分還原·分離。其原因是因為在上述方法中未添加足夠的還原劑如足夠量的煤粉等，所以還原反應不充分，而且即使這些重金屬的氧化物被還原，也是以懸浮在熔融爐渣中的狀態(tài)而被排出的可能性高。③在上述方法中，因為其目的是在于通過與氫氣反應而產(chǎn)生CO2氣及H2氣，所以這樣就使爐渣的體積變大，而且因為灰和爐渣飛散的可能性高，所以難以進行高效率的熔化。本發(fā)明的第1個目的在于將200目以下的煤灰細粉高效率地熔化，通過轉換成固體狀態(tài)的爐渣而達到顯著的減容化。另外，先前的煤灰組成如表1所示為SiO2約54％、Al2O3約26％、CaO約5％，由圖2示出的CaO-SiO2-Al2O3的三元狀態(tài)圖可推定，其熔點為約1550℃以上，是高熔點的爐渣。因此要將其再熔融利用時其熔融非常困難。所以本發(fā)明的第2個目的在于通過將該組成改性成為具有約1400℃左右熔點的組成從而促進其后的利用。另外，如表1所示，煤灰中含有放射性物質及重金屬，如果簡單地將其投棄、掩埋、或作為建材利用則放射性物質及重金屬在局部集中堆積，或這些金屬流失到地下水中，造成環(huán)境污染。因此本發(fā)明的第3個目的在于在熔融煤灰時要將這些重金屬類除去，改性成即使投棄也不會有環(huán)境問題的程度。表1煤灰組成(wt％)<tablesid="table1"num="001"><tablewidth="286">SiO253.3Al2O325.6Fe2O36.1CaO4.8MgO1.4C2.0金屬氧化物*0.1其他6.7</table></tables>注)*Co；0.0028Cu；0.0100Ge；0.0040La；0.0060Pb；0.0070Sr；0.0600Th；0.0018U；0.0014V；0.0140本發(fā)明的目的在于提供一種煤灰的處理方法，該方法可以使重金屬類氧化物還原成為金屬回收，可以使松密度大的煤灰的容積減少，而且可以作為安全的填埋材料利用。為達到上述目的，本發(fā)明提供的第1種煤灰處理方法包括以下工序，準備收容鐵水或鐵水與熔融爐渣的轉爐型的熔融爐的工序；一邊向該熔融爐的鐵水面上吹入氧氣流，一邊將煤灰及、為使該煤灰的成分組成變化的造渣材料及、作為熱源的碳材料導入該熔融爐內的工序，通過該工序使煤灰熔融形成熔融爐渣；將熔融的煤灰即熔融爐渣從該熔融爐內排出、冷卻的工序。本發(fā)明提供的第2種煤灰處理方法包括以下工序，加熱煤灰使其生成半熔融狀態(tài)的煤灰的工序；將半熔融狀態(tài)的煤灰裝入熔融爐內的工序本發(fā)明提供的第3種煤灰處理方法包括以下工序，準備收容鐵水或鐵水與熔融爐渣的轉爐型的熔融爐的工序；一邊向該熔融爐的鐵水面上吹入氧氣流，一邊將鐵礦石及、煤灰及、為使該煤灰的成分組成變化的造渣材料及、作為熱源的碳材料導入該熔融爐內的工序，通過該工序，鐵礦石被還原·熔融，生成生鐵，煤灰被熔融，形成爐渣。將生成的生鐵及熔融的煤灰即爐渣從該熔融爐排出的工序。本發(fā)明提供的第4種煤灰處理方法包括以下工序，準備收容鐵水或鐵水與熔融爐渣的轉爐型熔融爐的工序；一邊向該熔融爐的鐵水面上吹入氧氣流，一邊將煤灰及、為使該煤灰的成分組成變化的造渣材料及、作為熱源的碳材料導入該熔融爐內的工序，通過該工序，煤灰被熔融，形成熔融爐渣而且生成可燃性氣體；將該可燃性氣體在熱交換鍋爐內進行熱交換，并將該可燃性氣體冷卻至1200℃以下的工序；將冷卻的可燃性氣體在旋風除塵器中除塵，回收粉塵的工序；將除過塵的可燃性氣體利用文丘里洗氣器進一步冷卻的工序；將用文丘里洗氣器冷卻過的可燃性氣體用粉煤燃燒發(fā)電鍋爐燃燒的工序；將旋風除塵器中回收的粉塵趁熱導入該熔融爐內的工序。本發(fā)明提供的第5種煤灰的處理方法包括以下各工序，準備收容鐵水或鐵水與熔融爐渣的轉爐型熔融爐的工序；一邊向該熔融爐的鐵水面上吹入氧氣流，一邊將煤灰及、為使該煤灰的成分組成變化的造渣材料及、作為熱源的碳材料導入該熔融爐內的工序，通過該工序，煤灰被熔融，形成熔融爐渣而且生成可燃性氣體；將該可燃性氣體在熱交換鍋爐內進行熱交換，將該可燃性氣體冷卻至1200℃以下的工序；將冷卻過的可燃性氣體在旋風除塵器中除塵，回收粉塵的工序；將除塵后的可燃性氣體利用粉煤燃燒發(fā)電鍋爐燃燒的工序；將旋風除塵器中回收的粉塵趁熱導入該熔融爐內的工序。附圖簡單說明圖1為表示實施方案1的煤灰處理方法的概要圖。圖2為CaO-SiO2-Al2O3系的狀態(tài)圖。圖3為CaO-SiO2-MgO系的狀態(tài)圖。圖4為表示實施方案2的煤灰的處理方法的概要圖。圖5為表示實施方案2中煤灰的裝入位置及固氣比對煤灰的飛散量的影響的圖。圖6為表示實施方案3的煤灰處理方法的概要圖。圖7為實施方案3中使用的粉煤燃燒爐的概要圖。圖8為實施方案3中使用的其他粉煤燃燒爐的概要圖。圖9為表示實施方案4的煤灰處理方法的概要圖。圖10為表示實施方案5的煤灰處理方法的概要圖。圖11為表示實施方案5的其他的煤灰處理方法的概要圖。圖12為在獨立的煤灰熔融爐內的可燃性氣體的處理設備的概要圖。實施方案1由上述表1可知煤灰的成分組成為，SiO2約54％、Al2O3約26％、CaO約5％，是酸度較高的爐渣。另外，參照圖2可知由于這種組成而使其具有1550℃以上的高熔點。另外，因為是使粉煤燃燒，所以其粒度為200目以下，作為細粉其松密度極大，在投棄上非常困難，可知問題非常嚴重。因此本發(fā)明目的在于將該煤灰熔融而減容化。實施方案1的煤灰的處理方法包括以下各工序，準備收容鐵水或鐵水與熔融爐渣的轉爐型熔融爐的工序；一邊向該熔融爐的鐵水面上吹入氧氣流，一邊將煤灰及、為使該煤灰的成分組成變化的造渣材料及、作為熱源的碳材料導入該熔融爐內的工序；將熔融的煤灰即熔融爐渣從該熔融爐排出并冷卻的工序。被導入熔融爐內的煤灰，由于氧氣與鐵水及熔融爐渣中的碳反應而放出的熱而被熔融，形成熔融爐渣。也可以使用惰性氣體作為載氣，以20以上的固氣比將該煤灰吹入熔融爐內。因為煤灰為細粉狀，所以利用載氣可以高效率地將煤灰導入熔融爐內。也可以將煤灰造粒，然后將制成的造粒物導入熔融爐內。如果煤灰預先造粒形成塊狀則可以有效地向熔融爐內添加。實施方案1中的煤灰處理方法還可以包括控制導入的碳材料的量，使鐵水中的含碳量保持在2wt.％以上的工序。通過將鐵水中的含碳量保持在2wt.％以上，可以使碳材料懸浮在爐渣中，一邊抑制鐵水的氧化、促進煤灰中的重金屬氧化物的還原，一邊進行脫碳反應，同時可以持續(xù)放熱反應。也可在該熔融爐的底部或側壁設置風口，從該風口向熔融爐內吹入氣體以攪拌熔融爐內的鐵水。通過氣體攪拌鐵水，可以將鐵水的熱量有效地傳導給爐渣。另外，鐵水中的碳可以促進爐渣中的重金屬氧化物等的還原。優(yōu)選將熔融爐內的鐵水的靜止浴深保持在300mm以上進行煤灰的熔融。如果將熔融爐內的鐵水的靜止浴深保持在300mm以上，則可以有效地進行鐵水的氣體攪拌，還可以防止爐渣對吹入氣體時使用的耐火體的侵蝕。在實施方案1的煤灰處理方法中還可以包括控制爐渣成分的工序，使形成的爐渣的主成分為CaO、SiO2及Al2O3，且CaO/SiO2為0.3-1.25。通過使熔融的爐渣的堿度為0.3-1.25，可以使爐渣的熔點降低至1400℃左右，而且可以促進以后的利用。另外，形成的爐渣的主成分由CaO、MgO、SiO2及Al2O3構成，而且也可以控制爐渣成分使(CaO+MgO)/SiO2為0.3-1.3。通過使含有MgO的爐渣的堿度為0.3-1.3，可以使爐渣的熔點降低至約1400℃左右，還可以促進以后的利用。圖1概略地說明了本發(fā)明。首先準備收容含有規(guī)定碳量的鐵水即金屬20或鐵水與熔融爐渣的轉爐型熔融爐1。然后，對于該鐵水即金屬20，例如通過氧氣噴槍3，采用先前的轉爐制鋼法，將氧氣8的氣流吹入到爐渣及鐵水上。上述熔融爐渣既可以是預先熔融的煤灰也可以是熔融的轉爐爐渣。此時主要是氧氣與鐵水及爐渣中的碳發(fā)生反應，同時產(chǎn)生CO氣及CO2氣，在產(chǎn)生氣體的同時放出大量的熱。因此，一邊添加煤灰2、造渣材料6、作為發(fā)熱原料的碳材料4，碳材料為煤塊或煤粉，繼續(xù)進行放熱反應的同時，將煤灰熔融。作為煤灰的添加方法，因為如上所述煤灰為200目以下的細粉，所以優(yōu)選使用惰性氣體10例如氮氣作為載氣向爐內送入細粉。此時該固氣比(固體重量/氣體重量)至少為20以上才能有效地將煤灰添加到爐內。另外，如果將煤預先造粒成形為塊狀，則添加會變得更容易。為了使爐內的發(fā)熱繼續(xù)，通過載氣例如氮氣等惰性氣體將煤塊或煤粉等碳材料送入。作為碳材料4的種類，從價格方面考慮優(yōu)選使用煤，煤的種類例如有煙煤、泥煤等。另外，也可以使用焦炭粉、廢塑料、廢輪胎、石油焦炭等替代煤。該煤的一部分懸浮在爐渣18中，同時另一部分添加在鐵水中，補充被氧氣燃燒的部分，保持鐵水中的含碳量在規(guī)定量以上，如2％以上。如果將鐵水中的含碳量保持在2％以上，則使碳材料懸浮在爐渣中，一邊抑制鐵水的氧化、促進煤灰中的重金屬氧化物的還原，一邊進行脫碳反應，可以持續(xù)放熱反應。另外，優(yōu)選象在先前的頂吹式轉爐中進行的那樣，使用帶有拉瓦爾噴管的氧氣噴槍，以超音速的速度將氧氣8吹在鐵水面上。由這種高速的氧氣流產(chǎn)生CO氣，放出大量的熱。從提高熱效率的觀點考慮，優(yōu)選從上述氧氣噴槍的側噴嘴噴射氫氣，用于使此時產(chǎn)生的CO氣的一部分進行2次燃燒。優(yōu)選同時添加粉狀的造渣材料6。如上所述，煤灰的熔點為1550℃以上，因熔點很高所以很難熔解。因此添加作為造渣材料的石灰石、石灰、轉爐爐渣等，改變煤灰的組成，優(yōu)選改性成例如堿度(CaO/SiO2)為0.3-1.25左右的CaO-SiO2-Al2O3的三元系爐渣。如果堿度為0.3-1.25，其熔點為約1400℃左右，能非常容易地熔化。也可以使用含有磚廢料的MgO系的礦物作為造渣材料6。如圖3所示的CaO-SiO2-MgO系的狀態(tài)圖。通過將該系也調整成與CaO-SiO2-Al2O3系同樣的堿度，降低熔點。因此可以替代CaO或同時添加CaO與MgO。此時，通過使(CaO+MgO)/SiO2為0.3-1.3，將爐渣的熔點降至1400℃左右，可以促進其后的利用。另外，優(yōu)選象在先前的轉爐中進行的那樣，從爐底或側壁通過吹入氣體的耐火體吹入攪拌氣體12，例如氮氣、氬氣等，攪拌鐵水金屬20，將金屬的熱量更高效率地傳遞到爐內的爐渣，促進熔化。為了有效利用鐵水金屬的攪拌，優(yōu)選金屬浴的深度在靜止時為300mm以上。如果金屬浴的深度小于300mm，則在劇烈攪拌時爐渣與吹入氣體的耐火體接觸，侵蝕耐火材料，而且不能充分攪拌爐渣。另外，爐內的爐渣厚度優(yōu)選為300mm以上。如果爐渣的厚度小于300mm，則提高了將碳材料燃燒生成CO2的燃燒效率，不能有效地將燃燒放出的熱量傳遞到爐渣中。被改性的爐渣可以通過斷續(xù)地倒爐或通過設置在側壁上的開口部連續(xù)地排出。與此同時，一部分煤灰中含有的鐵成分、重金屬、放射性金屬的氧化物被還原，轉移到鐵水中。即，因為煤灰中的Fe成分被還原，這部分鐵水增加，所以根據(jù)需要也可以排出一部分鐵水。另外，在鐵水少的情況下，也可以添加廢鋼鐵或鐵礦石。將上述形成的爐渣18搬運至爐渣處理裝置9中處理。作為爐渣的處理方法，例如可以采用水渣化處理，也可以只在地坑內放置熔融的爐渣，冷卻后粉碎，例如作為路基材料等使用。另外，由供給的氧氣與煤反應生成的氣體，由于操作條件的不同可以有多種變化。例如如下所述，產(chǎn)生含有CO約49％、CO2約16％、H2約18％等的氣體。CO與CO2的氣體組成因氧氣的供給方法及供給量的不同而有變化。從熱效率方面考慮，CO2氣越多越好，但從氣體的再利用方面考慮，CO2的量越少越好。即，可以根據(jù)從熔融爐內排出的氣體的利用形態(tài)來任意改變上述氣體的組成。另外，因為從熔融爐排出的氣體為1500-1700℃左右的高溫，所以可以將該排出氣體通過鍋爐5，使產(chǎn)生蒸汽，例如可以用作發(fā)電用的蒸汽14。優(yōu)選使通過鍋爐的排出氣體通過除塵裝置7，例如高溫旋風除塵器等，充分除去氣體中的粉塵后，可以作為燃料氣體16使用。該燃料氣體可以作為發(fā)電用的燃料氣體利用，也可以作為其他的城市氣體等氣體利用。另外，也可以將煤灰的一部分換成從城市垃圾焚燒爐產(chǎn)生的焚燒灰。該焚燒灰例如含有CaO18.3％、SiO241.7％、Al2O326.5％及其他如氧化鐵、MgO等，與煤灰的成分組成接近。實施例使用內容積為7.2m3、爐內直徑為3.25m、爐內高為3.7m的爐作為熔融爐進行試驗。使用的煤灰的組成如表1所示，使用的煤的組成如表2所示。煤的種類是所說的煙煤。使用的煤粉的粒度為1-20mm。作為造渣材料使用的石灰石的成分如表3所示。雖然在本實施例中未使用，但表4中示出的轉爐爐渣也是完全可以使用的。使用上述的熔融爐，進行24小時操作。表5表示裝入的物質及由其生成的爐渣及金屬物質的平衡表。表2煤組成(wt％)</tables>注)發(fā)熱量(HHV)＝6800Kcal/kg-drycoal粒徑1～20mm表3煤灰組成(wt％)表4轉爐爐渣(wt％)<p>表5物質平衡表</tables>注)*Nm3/hr***煤的水分(外框)另外，在上述實施例中是按所謂(CO2+H2O)/(CO+CO2+H2+H2O)為約0.3進行的。即，產(chǎn)生的CO、H2氣體的約30％燃燒成CO2及H2O。另外，表6所示為熱平衡表。該熱平衡表是按裝入物的溫度為25℃，出側溫度設定為1500℃計算的。比較入側的總熱量及出側的總熱量，可知大致平衡，因此在本實施例中具有物質平衡及熱平衡，因此具有可操作性。表7表示生成物的特性。金屬的組成，即C3wt％的生鐵水，生成的爐渣是以SiO2、Al2O3及CaO為主成分的三元系的爐渣，是以堿度為約0.4作為目標的成分組成。生成的氣體組成為，以CO、CO2、H2、H2O(水蒸汽)作為主成分的組成，產(chǎn)生發(fā)熱量為2220Kcal/Nm3左右的氣體。這種氣體例如可以用來作為發(fā)電用的氣體。另外，氮氣是為了將煤灰裝入熔融爐內而使用的氮氣。在上述的熔融爐內進行24小時操作的結果是生成了爐渣約74噸，同時制得鐵水約2噸。如上述所示，從物質平衡及熱平衡來看，可以證明本發(fā)明是可以實施的熔化過程。生成的爐渣是堿度為約0.4的爐渣，該爐渣可以用來作為路基材料或水泥的原料等使用。該爐渣因為被固化，所以容積顯著減少，使隨后進行的搬運及填埋變得容易。表6熱平衡表表7生成物的性狀<tablesid="table7"num="007"><tablewidth="675">生成物全屬組成wt.％Fe97C3爐渣wt.％SiO248.4Al2O323.1FeO1.7CaO19.2MgO1.3C0其他6.1CaO/SiO20.40金屬氧化物*0.0394生成氣體vol.％CO49.0CO216.2H217.9H2O13.1N23.8</table></tables>注)*Co；0.0010Sr；0.0250Cu；0.0012Th；0.0008Ge；0.0013U；0.0006La；0.0020V；0.0045Pb；0.0030實施方案2從表8可知煤灰的成分組成為SiO2約54％、Al2O3約26％、CaO約5％，是酸度較高的爐渣。因為具有這種組成，所以其熔點高達1550℃以上。另外，由于是通過粉煤的燃燒而產(chǎn)生的，因此是粒度為200目以下的細粉，松密度非常小，熔融非常困難。因此本發(fā)明的特征在于，在將煤灰裝入熔融爐內時，是將煤灰直接吹入爐內的熔融爐渣內進行裝入。本發(fā)明的概要利用圖4進行說明。首先，準備收容含有規(guī)定量的碳的鐵水20或鐵水20與熔融的爐渣18的轉爐型熔融爐1。然后采用先前的轉爐制鋼法，將氧氣8的氣流吹在熔融的爐渣及鐵水上。上述熔融爐渣可以是預先熔融的煤灰，也可以是熔融的轉爐爐渣或高爐爐渣。此時主要是氧氣8與鐵水20及爐渣18中的碳反應，產(chǎn)生CO氣及CO2氣，同時放出大量的熱。此時添加煤灰2、造渣材料6、作為發(fā)熱原料的碳材料4，如煤塊或煤粉，使發(fā)熱反應繼續(xù)，將煤灰熔融。作為煤灰的裝入方法，可以將煤灰直接吹入爐內的熔融爐渣內。作為這種吹入方法，是使容納在料斗21中的煤灰2通過載氣26例如氮氣而流動化，通過配管22進行氣體傳送，從設置在鐵水20的液面(靜止液面)與爐渣高度的中間的噴嘴24直接吹入熔融爐渣內。如果采用這種裝入方法，與添加到熔融爐渣面上的情況相比較，可以更高的效率裝入煤灰。即，可以抑制煤灰細粉的飛散量。研究煤灰的理想裝入位置，結果得到圖5。圖5表示在鐵水量5噸的小型轉爐中，按表10中所示的條件(煤灰裝入量2.60ton/hr，排氣發(fā)生量2.82×103Nm3/hr，鐵水量5噸)進行熔融煤灰實驗的結果，在該爐內通常的爐渣高度(距離靜止液面的高度)為約2m以上。將煤灰從爐壁按規(guī)定的固氣比(煤灰的重量/載氣的重量)吹入時，煤灰的裝入位置，即距離靜止鐵水面的高度(L)與煤灰的飛散量有關系。固氣比為20以上，L為400mm以下時的飛散量為150g/Nm3以下，可以有效地進行熔化操作。將煤灰從轉爐的上方吹入時，作為L＝Ls-Lp圖5可適用。其中，Ls距離靜止鐵水面的爐渣高度，Lp上吹煤灰時爐渣的凹陷深度。Lp根據(jù)發(fā)明者們的研究，可以按下式計算。Lp＝α·d0-1.59·h-0.23·Q0.12·m(1)上述式中，α常數(shù)、do噴嘴口徑(mm)、h噴槍高度(mm)、Q載氣流量(l/分鐘)、m煤灰供給速度(g/分鐘)。如上所述，固氣比為20以上，裝入位置(L)為400mm以下時，飛散量少，可以有效地熔化。因為煤灰是200目以下的細粉，所以優(yōu)選利用氮氣等載氣26，將煤灰送入爐內。如果固氣比(固體重量/氣體重量)小于20，則由于載氣而使煤灰過多地飛散，如果固氣比過大，則飛散量少，但與爐渣的混合狀態(tài)變差，故不適用。為了使爐內的放熱繼續(xù)，可以通過氮氣等載氣將作為碳材料4的煤塊或煤粉等碳材料氣送入爐內。作為碳材料4的種類，從價格方面考慮優(yōu)選使用煤，煤的種類例如有煙煤、泥煤等。還可以使用焦碳粉、廢塑料、廢輪胎、石油焦碳等替代煤。將該碳材料的一部分懸浮在爐渣18中，同時將另一部分添加到鐵水中，補充由氧氣燃燒的部分，將鐵水中的含碳量保持在規(guī)定量例如2％以上。如果將鐵水中的含碳量保持在2％以上，則使碳材料懸浮在爐渣中，一邊抑制鐵水的氧化，一邊進行脫碳反應，可以持續(xù)放熱反應。另外，優(yōu)選象先前的在頂吹式轉爐中進行的那樣，使用帶有拉瓦爾噴管的氧氣噴槍將氧氣8以超音的速度吹在鐵水面上。這種高速的氧氣與鐵水及爐渣中的碳反應生成CO氣，放出大量的熱。從提高熱效率的觀點考慮，優(yōu)選從上述氧氣噴槍的側噴嘴噴射氧氣以使此時產(chǎn)生的CO氣的一部分進行2次燃燒。優(yōu)選同時添加粉狀的造渣材料6。如上所述，煤灰的熔點為1500℃以上，難以熔化。作為造渣材料，例如可以添加石灰石、燒石灰、高爐爐渣、轉爐爐渣等，改變煤灰的組成，優(yōu)選改性成為例如堿度(CaO/SiO2)為0.3-1.25左右的CaO-SiO2-Al2O3的三元系爐渣。優(yōu)選象在先前的轉爐中進行的那樣，從爐底或側壁通過氣體吹入噴嘴吹入攪拌氣體12如氮氣、氬氣等，通過攪拌鐵水20，將鐵水的熱量高效率地傳遞到爐內的爐渣，促進熔化。為了有效地利用鐵水的攪拌，鐵水浴的深度以靜止浴狀態(tài)優(yōu)選為300mm以上。這是因為如果金屬浴的深度小于300mm，則在劇烈攪拌時爐渣與氣體吹入噴嘴接觸，噴嘴被侵獨，而且不能充分攪拌爐渣。此外，爐內的渣層厚度優(yōu)選在800mm以上。因為渣層厚在800mm以下時，提高了碳至CO2的燃燒效率，面且不能將通過燃燒產(chǎn)生的熱量有效地傳到爐渣中。改性的爐渣可以斷續(xù)地倒出爐外，或從設在側壁的開口部連續(xù)或間斷地排出。而且，此時，同時含在一部分煤灰中的鐵分、重金屬、放射性金屬的氧化物被還原，轉移到鐵水中。也就是，煤灰中的Fe份被還原，該部分的鐵水變多，因此優(yōu)選根據(jù)需要排出一部分鐵水。鐵水少時，也可以添加廢鋼鐵或鐵礦石。如此形成的爐渣18，例如運到爐渣處理裝置9，在此處冷卻。作為爐渣的冷卻方法，例如可以是水渣化處理，也可以是僅僅在地坑內放置熔融的爐渣待其冷卻后粉碎，例如可用作路基材料。由供給的氧氣和煤的反應生成的氣體，可根據(jù)操作條件有各種變化。例如，如后所述，產(chǎn)生CO約49％、CO2約16％、H2約18％等氣體。CO和CO2的氣體組成，可根據(jù)氧氣的供給方法，以及供給量而變化。從熱效率觀點來看，希望CO2氣體盡可能地多；而另一方面從氣體的再利用觀點來看，則希望CO2量少。也就是，可根據(jù)熔融爐的排氣的利用形態(tài)任意改變。從熔融爐排出的氣體是約1500℃至1700℃的高溫，因此使該排氣通過鍋爐5產(chǎn)生蒸汽，例如可作為發(fā)電用的蒸汽14利用。通過鍋爐的排氣，優(yōu)選通過除塵裝置7，例如高溫旋風除塵器等，充分除去氣體中的粉塵后，可作為燃料氣體16使用。該燃料氣體既可以作為發(fā)電用的燃料氣體，也可以作為其它城市氣體等氣體利用。實施例作為熔融爐，使用內容積7.2m3、爐內直徑3.25m、爐內高3.7m的轉爐，裝入5噸鐵水進行實驗。使用的煤灰的組成如前述表1中所示，使用的煤的組成示于表9中。煤的種類，是所謂煙煤。使用的煤粉粒徑為1-20mm。該實施例9，按照煤灰與氮氣的固氣比為30，如圖4所示，通過配置在離鐵水面300mm位置上的內徑為40mm的水冷噴嘴將煤灰吹入爐渣內，從而將煤灰裝入爐內。此時，爐渣的高度離鐵水面約2000mm。使用上述熔融爐，進行24小時操作。表10是裝入的物質和由此生成的爐渣及金屬物質的平衡表。表11是表示熱平衡的表。在上述實施例中所謂(CO2+H2O)/(CO+CO2+H2+H2O)，大約是在0.3進行。也就是，表示產(chǎn)生的CO、H2氣體的約30％燃燒直至成為CO2、H2O。在該熱平衡表中，裝入物的溫度是25℃，出側的溫度設定在1500℃進行計算。如果將入側的總熱量與出側的總熱量進行比較，則示出大致呈平衡，因此，在該實施例中，具有物質平衡和熱平衡，因此操作可以進行。表12示出生成物的特性。如果對表8和表12進行比較，則可以看出煤粉中的重金屬類有60％還原于鐵水中。金屬的組成是所謂C為3wt％的鐵水，生成的爐渣是以SiO2、Al2O3及CaO為主成分的三元系爐渣，其堿度約0.4，成為目標成分組成。生成氣體的組成是以CO、CO2、H2、H2O(水蒸汽)為主要成分，產(chǎn)生發(fā)熱量為2220Kcal/Nm3左右的氣體。這種氣體，例如可作為發(fā)電用氣體利用。此外，氮氣是為了將煤灰裝入熔融爐而使用的氮氣。在上述熔融爐中進行24小時操作結果，生成的爐渣約74噸，同時制得鐵水約2噸。如上所述，從物質平衡及熱平衡來看，本發(fā)明是可以實施的熔融過程。在該操作中，煤灰的裝入率約90％。本發(fā)明實施例中生成的爐渣是堿度約為0.4的爐渣，該爐渣可作為路基材料或水泥的原料等使用。這種爐渣能被固化，因此體積顯著減少，在其后運輸或填埋時更容易。表8煤灰的組成(wt％)<tablesid="table8"num="008"><tablewidth="288">SiO253.3Al2O325.6Fe2O36.1CaO4.8MgO1.4C2.0其它6.7</table></tables>表9煤的組成(wt％)<tablesid="table9"num="009"><tablewidth="267">灰分15C71H4.5N1.5O7.0T.S0.5</table></tables>注)發(fā)熱量(HHV)＝6800Kcal/kg-drycoal粒徑1～20mm表10物質平衡表注)*Nm3/hr***煤的水分(外框)表11熱平衡表<<p>表12生成物的特性實施方案3煤灰的成分組成為SiO2約52％、Al2O3約20％、CaO約5％、氧化鐵約6％；成為酸度較高的爐渣。因此，根據(jù)平均組成，其熔點為1500℃以上的高熔點。此外，為了使煤粉燃燒，其粒度在200目以下，因為是細粉，所以松密度極大，呈易飛散的細粉狀。因此，預先將煤灰以半熔融狀態(tài)裝入熔融爐中。此處，所謂半熔融狀態(tài)，是指將煤灰部分熔融，使細粉狀的煤灰成為某種程度的塊狀的狀態(tài)，根據(jù)煤灰的組成，具體是指1000℃以上溫度的情況。根據(jù)圖6說明本發(fā)明的實施方案例。首先準備轉爐型的熔融爐1，其中收容含規(guī)定量碳的鐵水20或鐵水20及熔融爐渣18。然后，對著該鐵水20例如通過氧氣噴槍3。按照以前的轉爐煉鋼所采用的方法，將氧氣8的氣流吹到熔融爐渣和鐵水中。上述熔融爐渣可以是預先熔融的煤灰，也可以是熔融的轉爐渣。此時，主要是氧氣8和鐵水20及爐渣18中的碳進行反應，產(chǎn)生CO氣體及CO2氣體的同時，放出大量的熱量。同時添加煤灰2，造渣材料6，作為發(fā)熱原料的碳材料4即煤塊或煤粉，在繼續(xù)進行放熱反應的同時，將煤灰熔融。本發(fā)明中，如前所述，煤灰是200目以下的細粉，因此作為煤灰的添加方法，是將收容在料斗21中的煤灰2利用載氣運往粉煤燃燒器30。在粉煤燃燒器30中，收容在料斗23中的粉煤22利用氧氣8或空氣進行燃燒，在此時產(chǎn)生的高溫燃燒氣體中添加上述煤灰后加熱。圖7及圖8中示出粉煤燃燒器的結構。圖7中示出的燃燒器30由中心噴嘴32和外筒噴嘴34組成，由中心噴嘴32通過空氣供給運送的煤灰，從外筒噴嘴34供給氧氣。該氧氣優(yōu)選預熱到200℃左右。粉煤例如由空氣運送。優(yōu)選在噴嘴前端附近以旋流狀添加上述氧氣。在這樣的添加方法中，燃燒的粉煤在噴嘴前方呈旋流的火焰狀，將添加的煤灰包圍在其中進行高效加熱，成為半熔融狀態(tài)。圖8示出的燃燒爐40由中心噴嘴42和外筒44組成，由中心噴嘴43通過空氣運送供給煤灰，從外側噴嘴42供給氧氣。該氧氣例如優(yōu)選預熱到300℃左右，為的是使粉煤進行高效燃燒。通過空氣運送的煤灰在外筒44內呈回旋流狀供給，煤灰被包在由粉煤燃燒而生成的燃燒氣體中被預熱。煤灰的預熱溫度優(yōu)選在1000℃以上，使煤灰的粒子之間充分結合，可以顯著降低煤灰的飛散，并可以降低氧氣的使用量。此處，供入燃燒爐中的煤灰中，優(yōu)選預先添加例如石灰石、石灰、轉爐渣等。煤灰的熔點在1550℃以上，由于是高熔點因此難以熔化，但通過添加石灰石、石灰、轉爐渣等，改性成例如堿度(CaO/SiO2)為0.3-1.25的CaO-SiO2-Al2O3的三元系爐渣，其熔點降低到1400℃左右，因此很容易熔化。另一方面，為了繼續(xù)在熔融爐內發(fā)熱，通過載氣氣送作為碳材料的煤塊、煤粉等，利用氧氣8使之燃燒。碳材料4的種類，從價格考慮優(yōu)選煤，煤的種類例如可以是煙煤、泥煤等，也可以代替煤，改用焦炭粉、廢塑料、廢輪船、石油焦炭。該煤的一部分懸浮在爐渣18中，同時還有一部分添加到鐵水中，補充由于氧氣燃燒掉的那部分，使鐵水中的含碳量保持在規(guī)定量，例如2％以上。供入上述粉煤燃燒爐中的粉煤和供入爐內的碳材料的總計量，相對于1噸煤灰，約為600-700kg。在粉煤燃燒爐中例如如果使用300kg，則供入爐內的碳材料為300-400kg。供入爐內的氧氣8，優(yōu)選如以前的上吹轉爐那樣，使用帶有拉瓦爾噴管的氧氣噴槍3，以超音速的速度吹到鐵水面上。同時，優(yōu)選添加粉狀的造渣材料6。如前述，煤灰的熔點在1550℃以上，由于高熔點而難以熔化，因此，作為造渣材料6，優(yōu)選添加例如石灰石、石灰、轉爐渣等，改變煤灰的組成，例如改性為堿度(CaO/SiO2)是0.3-1.25左右的CaO-SiO2-Al2O3三元系爐渣。堿度如果在0.3-1.25，其熔點降低到約1400℃左右，因此極容易熔化。改性過的熔融爐渣可間斷地倒出爐外，或由設在側壁的開口部連續(xù)排出。與此同時，含在煤灰中的大約6％的氧化鐵被還原，轉移到鐵水中。也就是，煤灰中的Fe份被還原，這一部分的鐵水變多，因此希望根據(jù)需要排出一部分鐵水。鐵水少時，還可以添加廢鋼鐵或鐵礦石。如此形成的爐渣18，例如運到爐渣冷卻裝置9中，在此處冷卻。作為爐渣的冷卻方法，例如可以是水渣化處理，也可以僅僅只是在地坑內放置熔融的爐渣，待冷卻后，粉碎后例如作為路基材料使用。由上述煤灰的熔融方法產(chǎn)生的氣體，如圖6所示，通過鍋爐5使其溫度為1000℃以下，再通過除塵器7，可作為燃燒氣體16用于各種用途。上述氣體，是具有1000-2000Kcal/Nm3放熱量的氣體。在上述實施例中，使用轉爐型的熔融爐，其中加入加熱成半熔融狀態(tài)的煤灰，但熔融爐并不僅限于轉爐型的，例如，在各種電爐、電弧爐或等離子爐內裝入煤灰也同樣適用。實施例1在5噸轉爐型熔融爐中裝入3噸鐵水后放置，再裝入0.5噸高爐渣，其中裝入煤，吹氧，將爐內溫度保持約為1600℃。在粉煤燃燒爐中供入預熱至約250℃的氧氣使粉煤燃燒，在發(fā)生火焰的部分供給煤灰，預熱至約1200℃后，再裝入熔融爐的內部。供入燃燒爐中的粉煤使用量，相對于1噸煤灰，為350kg，在熔融爐中裝入300kg。使用的燃燒爐，為圖8中示出的燃燒爐。為了調整堿度，由其它途徑將石灰石投入轉爐中，投入約2噸煤灰時，將熔融爐傾斜，出渣，緩慢冷卻。使用的煤灰成分組成和獲得的煤灰成分組成，示于表13中。如表13所示，可獲得能作為良好路基材料使用的爐渣。煤粉的裝入效率為95％。表13(wt％)本實施例，在基本上與實施例1相同的條件下進行，不同之處在于，使粉煤燃燒的氧氣不經(jīng)過預熱，常溫下直接使用。使用的燃燒爐是圖7中所示的燃燒爐。獲得的爐渣與實施例1沒有任何差異。煤灰的裝入效率為94％。上述的本發(fā)明，將煤灰預先制成半熔融狀態(tài)后再裝入熔融爐內，因此可以高效率地裝入煤灰。進而，由于可將半熔融狀態(tài)的煤灰裝入轉爐型的熔融爐內，因而可大規(guī)模地熔融煤灰，而且能在還原氣氛中有效地實施，從而確立了能廉價大量用于路基材料的煤灰的熔融方法。因此，可有效利用由煤火力發(fā)電廠產(chǎn)生的煤灰，不需要廣大的填埋用地，節(jié)省填埋費用，具有削減發(fā)電費用的效果。此外，在煤氣化過程中，以前大量產(chǎn)生的煤灰的處理費用高，存在不經(jīng)濟的問題，而通過利用本發(fā)明方法，則可以使煤氣化過程成為經(jīng)濟而實用。而且，由于在熔融爐中裝入煤灰熔融時所需要的熱量以上的煤，還有可能使煤氣化，產(chǎn)生發(fā)電用的氣體。將來，成為下一世紀火力發(fā)電目標的PFBC(加壓流層粉煤燃燒)的火力發(fā)電廠排出的煤灰，由于在流動層大量投入作為脫硫劑的CaO，因而富含游離石灰，其用途受到限制，而按照本發(fā)明方法，則可以改變成可作為上述路基材料利用的爐渣。實施方案4本發(fā)明中采用了使煤灰經(jīng)濟而且大量熔融，進而改性使得大量煤灰得以利用的熔融方法。因此，在熔融煤灰時，減少了制得鐵水后再熔融煤灰的費用。而且熔融的煤灰一旦被改性成為可作為路基材料利用，不僅可擴大用途而且可以實現(xiàn)大量處理。首先，表14中示出煤灰成分組成(wt％)，SiO2約51％、Al2O3約20％、CaO約5％、氧化鐵約6％，成為酸度較高的爐渣。根據(jù)該組成，其熔點為1550℃以上的高熔點。此外，為了使粉煤燃燒，其粒度為200目以下，是細粉狀，松密度很小。因此，本發(fā)明在經(jīng)濟地熔融煤灰以達到減容化的目的的同時，還改變成分組成使其可作為路基材料利用。根據(jù)圖9說明本發(fā)明的概要。首先準備轉爐型的熔融爐，其中收容含有規(guī)定量碳的鐵水20或鐵水和熔融爐渣18。然后，對著該鐵水2例如通過氧氣吹管3，按照以前的轉爐煉鋼所采用的方法，將氧氣8的氣流吹到熔融爐渣18和鐵水20中。上述熔融爐渣可以是預先熔融的煤灰，也可以是熔融的轉爐渣。此時，主要是氧氣8和鐵水20及爐渣18中的碳進行反應，產(chǎn)生CO氣體及CO2氣體的同時，放出大量的熱量。因此，裝入煤粉2、造渣材料6、鐵礦石10，作為發(fā)熱原料的碳材料4即煤塊或煤粉，在繼續(xù)進行放熱反應的同時，邊還原鐵礦石邊熔融煤灰。用來生產(chǎn)生鐵的鐵礦石采用普通的裝入方法，裝入粉狀或塊狀礦石即可。從經(jīng)濟觀點來看，只要是多裝鐵礦石多生產(chǎn)生鐵就行，但還必須考慮適當?shù)呐浞揭员阌谝材苁姑夯胰刍?。?噸生鐵，煤量必需為800-1000kg，另一方面，為了使1噸煤灰熔化，煤量必需為500-600kg。因此，實際操作中，考慮各種生產(chǎn)計劃、經(jīng)濟事項后，分配生鐵的生產(chǎn)和煤灰的處理量。煤灰的裝入方法，如前所述，由于煤灰是200目以下的細粉，因此希望例如將氮氣作為載氣以氣體送至爐內。此時，所謂固氣比(固體重量/氣體重量)希望至少在20％以上才能有效地將煤灰送入爐內。此外，如果預先將煤灰造粒成塊狀，則更容易裝入。為了繼續(xù)爐內的發(fā)熱，通過載氣，例如氮氣等氣送作為碳材料的煤塊或煤粉。碳材料4的種類，從價格方面考慮優(yōu)選是煤，煤的種類例如可以使用煙煤、泥煤等。還可以代替煤，使用焦炭粉、廢塑料、廢輪胎、石油焦炭等，可以提高經(jīng)濟性。這種煤有一部份懸浮在爐渣18中，另一部分進入鐵水中，補充由于氧氣而燃燒掉的那一部分，使鐵水中的含碳量保持在規(guī)定量，例如2％以上。如果鐵水中的含碳量保持在2％以上，爐內氣氛維持在還原性，抑制鐵水氧化的同時促進煤灰中氧化鐵的還原，熔融的煤灰最終成為褐色。此外，氧氣8希望如以前的頂吹轉爐那樣，使用帶有拉瓦爾噴管的氧氣噴槍，以超音速的速度吹到鐵水面上。通過如此高速的氧氣流產(chǎn)生CO氣體，放出大量熱。從熱效率方面考慮，優(yōu)選從上述氧氣噴槍的例如側噴嘴噴射氧氣，用于使此時產(chǎn)生的CO氣體的一部分進行2次燃燒。同時，優(yōu)選裝入造渣材料。如前述，煤灰的熔點在1550℃以上，是高熔點，因此難以溶融。因此，作為造渣材料6，優(yōu)選添加例如石灰石、石灰、轉爐渣等，改變煤灰的組成，例如變?yōu)閴A度(CaO/SiO2)是0.3-1.25左右的CaO-SiO2-Al2O3三元系爐渣。堿度如果在0.3-1.25，根據(jù)圖2中示出的CaO-SiO2-Al2O3系狀態(tài)圖，其熔點降到約1400℃左右，因此極容易熔化。造渣材料6，可以使用包括廢磚材的MgO系礦物，此體系也和CaO-SiO2-Al2O3系一樣調整堿度，使熔點降低。因此，可以代替CaO，或與CaO一起裝入MgO。此時，使(CaO+MgO)/SiO2成為0.3-1.3，爐渣的熔點約為1400℃，而且可以促進其后的利用。像用以前的轉爐進行操作那樣，優(yōu)選從爐底或側壁耐火體吹入攪拌氣體12例如氮氣、氬氣等，攪拌鐵水20，從而將鐵水的熱量更有效地傳到爐內的渣中，以促進其熔化。為了有效地利用鐵水的攪拌，優(yōu)選鐵水浴的深度在靜止浴時為300mm以上。鐵水浴的深度不足300mm時，激烈攪拌時熔融爐渣與吹入氣體耐火體接觸，耐火體被浸蝕，而且不能充分攪拌熔融爐渣。此外，優(yōu)選爐內的渣層厚度為300mm以上。如渣層厚度為300mm以下，碳材料至CO2的燃燒效率升高，進而由燃燒產(chǎn)生的熱量不能有效地傳到爐渣內。改性過的熔融爐渣可間斷地倒出爐外，或由設在側壁的開口部連續(xù)地排出。與此同時，含在一部分煤灰中的鐵份也被還原，轉移到鐵水中，也就是，煤灰中的Fe分被還原，因此這部分的鐵水變多。生產(chǎn)出的鐵水，即生鐵可適當?shù)嘏懦?。該生鐵可用于煉鋼。將如此生成的爐渣18和鐵水20排出。將爐渣例如運往爐渣處理裝置9，例如可以進行水渣化處理，也可以僅僅是將熔融爐渣放在地坑內待其冷卻后，粉碎后用于路基材料等。此外，由供給的氧氣和煤的反應生成的氣體，根據(jù)操作條件能有各種變化。例如如下所述，產(chǎn)生CO約49％、CO2約16％、H2約18％等的氣體。CO和CO2的氣體組成，可根據(jù)氧氣的供給方法，及供給量改變。從熱效率觀點看，希望CO2氣體盡可能地多，但從氣體再利用觀點看，則希望CO2量少。即，可根據(jù)來自熔融爐的排氣的利用形態(tài)任意改變。從熔融爐排出的氣體是約1500℃至1700℃左右的高溫，將此排氣通過鍋爐5產(chǎn)生蒸汽，例如可作為發(fā)電用的蒸汽14利用。通過鍋爐的排氣，希望再通過除塵器7，例如耐熱性袋式過濾器等，充分除去氣體中的粉塵后，作為燃料氣體16使用。這種燃料氣體，既可以作為發(fā)電用燃料氣體，也可以作為其它城市氣體等氣體而被利用。也可以將煤灰的一部分換成來自城市垃圾焚燒爐的焚燒灰。因為這種焚燒灰含有，例如CaO18.3％，SiO241.7％，Al2O326.5％，其它為氧化鐵、MgO等，與煤灰的成分組成相近。實施例作為熔融爐，使用內容積7.2m3，爐內直徑3.25m，爐內高3.7m的爐子進行實驗。裝入鐵水2.8噸、鐵礦石6.5噸，高爐渣1噸，煤灰2.5噸，進行約1小時的熔煉操作。鐵礦石及煤灰被分批、間斷地裝入。使用的煤灰的組成示于表14中。使用的煤的組成示于表15中。煤的種類，是所說的煙煤。使用的煤量約7.3噸，煤粉的粒度為1-20mm。作為造渣材料，使用通常的石灰石。上述實施例中，在(CO2+H2O)/(CO+CO2+H2+H2O)約為0.3時進行。即，表示產(chǎn)生的CO、H2氣體的約30％燃燒成為CO2、H2O。表16示出生成物的特性。生成的鐵水，即生鐵的組成是C占3wt％的鐵水；生成的渣，如表16所示，是以SiO2、Al2O3及CaO為主成分的三元系爐渣，其堿度約為0.4，成為目標成分組成。生成氣體，是以CO、CO2、H2、H2O(水蒸汽)為主要成分的組成，產(chǎn)生發(fā)熱量為2220Kcal/Nm3左右的氣體。這種氣體，例如可作為發(fā)電用氣氣體利用。氮氣是為了將煤灰裝入熔融爐內而使用的氮氣。在上述熔融爐中制得約5.1噸的生鐵和3.5噸的熔融爐渣。生成的爐渣的堿度約0.4，該爐渣可作為路基材料或水泥的原料使用。這種爐渣可被固化，因此顯著減少體積，在其后的運輸和填埋中也變得容易。表14煤灰組成(wt％)<tablesid="table14"num="014"><tablewidth="288">SiO251.4Al2O320.3Fe2O36.1CaO4.7MgO1.4C2.0其它6.8</table></tables>表15煤組成(wt％)<tablesid="table15"num="015"><tablewidth="268">灰分15C71H4.5N1.5O7.0T.S0.5</table></tables>注)發(fā)熱量(HHV)＝6800Kcal/kg-drycoal粒徑1～20mm表16生成物的特性</tables>實施方案5本發(fā)明者們，首先發(fā)明了圖1中所示的煤灰的熔融方法。也就是，準備轉爐型熔融爐1，其中收容鐵水20或鐵水20和熔融爐渣18，向上述熔融爐中吹入氧氣8的氣流的同時，在該熔融爐中添加煤灰2和，使該煤灰的成分組成產(chǎn)生變化的造渣材料6和，作為熱源的碳材料4，高效熔融煤灰2的方法。在上述煤灰的熔融方法中，主要是使氧氣8和鐵水20及爐渣18中的碳進行反應，產(chǎn)生CO氣體和CO2氣體，在產(chǎn)生氣體時產(chǎn)生大量的熱。因此，添加煤灰2、造渣材料6、作為發(fā)熱原料的碳材料4即煤塊或煤粉，一邊繼續(xù)進行放熱反應，一邊將煤灰熔化。煤灰的熔點在1450-1550℃以上，是高熔點，很難熔化。因此，作為造渣材料6，添加例如石灰石、石灰、轉爐渣等，改變煤灰的組成，例如改性成為堿度(CaO/SiO2)為0.3-1.25的CaO-SiO2-Al2O3的三元系爐渣。由供給的氧氣和煤進行反應生成的氣體，可根據(jù)操作條件而有各種變化。例如如下所述，產(chǎn)生CO約4。9Vol％、CO2約16Vol％、H2約18Vol％等的氣體。CO和CO2的氣體組成，可根據(jù)氧氣的供給方法及供給量而變化。在該方法中，可以產(chǎn)生溫度約1400-1700℃、含粉塵率150g/Nm3、含硫(S)率250mg/Nm3的可燃性氣體。為了再利用這種可燃性氣體，必須有圖12中示出的氣體處理工序。這種可燃性氣體在從熔融爐排出的階段(A階段)，具有上述那種溫度、含粉塵率和含硫率。因此，首先在熱交換鍋爐5中將排氣溫度降至1200℃以下，例如1000℃左右(B階段)。然后，例如用旋風除塵器60對該排氣進行除塵，使含粉塵率變成50g/Nm3左右(C階段)。進而，由于降低了排氣溫度和含粉塵率，一旦通過文丘里洗氣器80，就可使溫度降為100℃以下，含粉塵率降為0.1g/Nm3(D階段)。然而，氣體中的含塵率在用于一般用途時太高，因此通過電集塵器100，使含粉塵率降為0.01g/Nm3左右(E階段)。最后通過脫硫裝置120，使含硫量變?yōu)?.001g/Nm3左右(F階段)。將如此凈化過的氣體貯存在貯氣罐140中，用于各種用途。然而，將來自熔融爐的可燃性氣體用于火力發(fā)電廠鍋爐時，沒有必要進行上述那種除塵。因為在火力發(fā)電廠中將粉煤作為燃料使用，在鍋爐內煤灰大量存在。因此，可以直接利用上述排氣。此外，在上述煤灰熔融時，即使不對來自熔融爐的排氣進行除塵、脫硫等處理，在粉煤燃燒發(fā)電廠已經(jīng)設有除塵、脫硫等處理設備，因此可以將來自熔融爐的可燃性氣體直接供給粉煤燃燒發(fā)電廠的鍋爐中。本發(fā)明者們鑒于以上事實，通過使煤灰的熔融爐和粉煤燃燒發(fā)電廠有機地結合，發(fā)現(xiàn)了比以前更有效的煤灰處理系統(tǒng)，從而完成了以下發(fā)明。第1實施方案是提供火力發(fā)電廠的煤灰處理系統(tǒng)，其特征在于它包括以下工序，(a)準備其中收容鐵水或鐵水及熔融爐渣的轉爐型的熔融爐，向上述熔融爐中吹入氧氣氣流的同時，向該熔融爐中添加煤灰和為使該煤灰的成分組成發(fā)生變化的造渣材料和，作為熱源的碳材料，使煤灰熔融；(b)產(chǎn)生具有規(guī)定成分的可燃性氣體；(c)將上述產(chǎn)生的可燃性氣體首先在熱交換鍋爐中進行熱交換，冷卻到1200℃以下，繼而在旋風除塵器中除塵，再用文丘里洗氣器除塵和進行冷卻；(d)將上述經(jīng)過冷卻的氣體在粉煤燃燒發(fā)電鍋爐中燃燒；(e)將上述旋風除塵器中除塵的粉塵趁熱裝入上述煤灰熔融爐中，與上述煤灰一起熔融。該實施方案適用于在煤灰的熔融爐和粉煤燃燒發(fā)電廠之間有一定程度的距離的場合。此種情況下，來自熔融爐的可燃性氣體用文丘里洗氣器除塵和進行冷卻，因此可通過配管氣送可燃性氣體，在粉煤燃燒鍋爐中燃燒。而且，附屬在熔融爐上的旋風除塵器中獲得的粉塵趁熱裝入煤灰的熔融爐中，從而可提高煤灰熔融爐的熱效率。因此，不需要附屬在熔融爐上的電集塵器和脫硫裝置，而且由旋風除塵器排出的熱狀態(tài)煤灰可裝入爐內，因此具有能更經(jīng)濟地熔融煤灰的優(yōu)點。第2實施方案是提供火力發(fā)電廠的煤灰處理系統(tǒng)，其特征在于，它包括以下工序，(a)準備其中收容鐵水或鐵水及熔融爐渣的轉爐型的熔融爐，向上述熔融爐中吹入氧氣氣流的同時，向該熔融爐中添加煤灰和，為使該煤灰的成分組成發(fā)生變化的造渣材料和，作為熱源的碳材料，使煤灰熔融；(b)產(chǎn)生具有規(guī)定成分的可燃性氣體；(c)將上述產(chǎn)生的可燃性氣體首先在熱交換鍋爐中進行熱交換，冷卻到1200℃以下，繼而在旋風除塵器中除塵；(d)將上述除塵過的氣體在粉煤燃燒發(fā)電鍋爐中燃燒；(e)將上述旋風除塵器中獲得的粉塵趁熱裝入上述煤灰的熔融爐中，與上述煤灰一起熔融。該實施方案適用于煤灰的熔融爐與粉煤燃燒發(fā)電廠相鄰接的場合。此種情況下，從旋風除塵器排出的高溫可燃性氣體不用在文丘里洗氣器中冷卻，直接通過配管氣送后，在粉煤燃燒鍋爐中使用。也就是，來自熔融爐的可燃性氣體，可在高溫狀態(tài)下(約700-1000℃)直接供給火力發(fā)電鍋爐，因此能更經(jīng)濟地發(fā)電。此外，不需要附屬于熔融爐的電集塵器及脫硫裝置，而且，可趁熱將熱狀態(tài)的煤灰裝入熔融爐內，因此具有能更經(jīng)濟地熔融煤灰的優(yōu)點。第3實施方案是提供火力發(fā)電廠的煤灰處理方法，其特征在于，第2實施方案中，在上述粉煤燃燒發(fā)電廠中產(chǎn)生的煤灰以熱狀態(tài)裝入上述熔融爐中。本發(fā)明適合于煤灰的熔融爐和粉煤燃燒發(fā)電廠進一步鄰接，兩者成一體運行的場合。此種情況下，由旋風除塵器排出的高溫可燃性氣體不經(jīng)文丘里洗氣器冷卻，直接通過配管氣送后，在粉煤燃燒鍋爐中使用。也就是，來自熔融爐的可燃性氣體，可在高溫(約700-1000℃)狀態(tài)下直接供給發(fā)電鍋爐，因此能更經(jīng)濟地發(fā)電。此外，不需要附屬于熔融爐的電集塵器及脫硫裝置，而且可將來自粉煤燃燒發(fā)電廠的煤灰以熱狀態(tài)裝入熔融爐內，因此具有能更經(jīng)濟地熔融煤灰的優(yōu)點。將本發(fā)明的實施形態(tài)在圖10-11中進行說明。圖10中示出情況是煤灰熔融爐和火力發(fā)電廠之間有一定的距離，但來自熔融爐的可燃性氣體全都可以在粉煤燃燒發(fā)電鍋爐中作為燃燒氣體使用。也就是，在這種實施方案中，來自煤灰熔融爐1的可燃性氣體，通過鍋爐5，旋風除塵器60及文丘里洗氣器80后冷卻，通過配管氣送，在發(fā)電廠鍋爐200中使用。與先有技術不同，本方法中，沒有必要通過電集塵器對可燃性氣體進行集塵。通過文丘里洗氣器80的可燃性氣體，其含粉塵率為0.1g/Nm3左右，對在發(fā)電廠鍋爐中燃燒沒有任何妨礙，而且，上述可燃性氣體在100℃以下，對通過配管氣送沒有任何妨礙。此處，旋風除塵器，優(yōu)選是不使可燃性氣體冷卻的所謂高溫旋風除塵器。而且，文丘里洗氣器具備通過水滴對氣體進行冷卻和除塵的功能。圖11示出本發(fā)明的第2及第3實施方案。在該實施方案中，煤灰熔融爐和粉煤發(fā)電廠相互鄰接地設置，通過旋風除塵器60的可燃性氣體，省略了文丘里洗氣器80，直接送往粉煤燃燒發(fā)電鍋爐200中進行燃燒。在該實施方案中，由于排除了文丘里洗氣器，氣體不被冷卻，可燃性氣體具有的顯熱(約700-1000℃)可在上述鍋爐中利用，具有可以提高包括熔融爐和粉煤燃燒發(fā)電廠在內的全部的熱效率的優(yōu)點。在這種情況下，將粉煤燃燒發(fā)電廠中產(chǎn)生的煤灰冷卻到適于運輸?shù)臏囟?，裝入煤灰熔融爐1中(圖11的虛線表示的工序)。圖11中的實線表示本發(fā)明的第3實施方案。在該實施方案中，煤灰熔融爐和粉煤燃燒發(fā)電廠相互結合成為一體，通過旋風除塵器60的可燃性氣體，省略圖10中示出的文丘里洗氣器，直接在粉煤燃燒發(fā)電廠鍋爐200中燃燒。在該實施方案中，可燃性氣體具有的顯熱(約700-1000℃)在上述鍋爐中得以利用，具有可提高包括熔融爐和粉煤燃燒發(fā)電廠在內的全部的熱效率的優(yōu)點。而且，從粉煤燃燒發(fā)電設備排出的煤灰，實質上以熱狀態(tài)例如200℃裝入熔融爐內，進一步提高熔融爐的熱效率。由粉煤發(fā)電設備排出的煤灰中，包括來自發(fā)電廠鍋爐200、電集塵器240的煤灰。煤灰的組成例如為SiO253.3wt％，Al2O322.6wt％，及CaO48wt％，F(xiàn)e2O36.1wt％左右。在上述熔融爐中生成的可燃性氣體的概略成分組成例如是，CO49Vol％，CO216.2Vol％，H217.9Vol％，H2O(水蒸汽)13.1Vol％，發(fā)熱量為2220Kcal/Nm3左右的氣體。這種氣體可作為發(fā)電用的氣體利用。此外，所謂(CO2+H2O)/(CO+CO2+H2+H2O)約為0.3，也就是，表示產(chǎn)生的CO、H2氣體大約30％燃燒成為CO2、H2O。鐵水是C3wt％的生鐵水，生成的爐渣組成為SiO248.4wt％、Al2O323.1wt％及CaO19.2wt％左右，其堿度約0.4，成為目標成分組成。該爐渣可作為路基材料或水泥的原料使用。這種爐渣可以固化，因此體積顯著減少，在其后的運輸或填埋中也容易，還可作為路基材料使用。如上所述，本發(fā)明中，煤灰熔融爐和粉煤燃燒發(fā)電廠連在一起，或彼此相鄰地運行，可以有效地處理由粉煤燃燒發(fā)電廠產(chǎn)生的煤灰，作為有用資源再利用。而且，在提高煤灰處理的熱效率的同時，由于將來自熔融爐的可燃性氣體送往粉煤燃燒發(fā)電廠鍋爐中進行燃燒，因此也可以提高發(fā)電效率。權利要求1.一種煤灰的處理方法，由以下各工序組成，準備收容鐵水或鐵水與熔融爐渣的轉爐型的熔融爐的工序；一邊向該熔融爐的鐵水面上吹入氧氣流，一邊將煤灰及、為使該煤灰的成分組成變化的造渣材料及、作為熱源的碳材料導入該熔融爐內的工序，通過該工序使煤灰熔融形成熔融爐渣；將熔融煤灰即熔融爐渣從該熔融爐內排出、冷卻的工序。2.權利要求1中記載的煤灰處理方法中，該煤灰向熔融爐內的導入，是使用惰性氣體作為載體，以20以上的固氣比，將該煤灰吹入熔融爐內。3.權利要求1中記載的煤灰處理方法中，該煤灰向熔融爐內的導入，是將煤灰造粒，然后將制成的造粒物導入熔融爐內。4.權利要求1中記載的煤灰處理方法中，還包括控制導入的碳材料的量，將鐵水中的含碳量保持在2wt％以上的工序。5.權利要求1中記載的煤灰處理方法中，還包括從設置在該熔融爐的底部或側壁上的風口吹入用于攪拌熔融爐內鐵水的氣體的工序。6.權利要求1中記載的煤灰處理方法中，還包括將熔融爐內的鐵水的靜置浴深保持在300mm以上的工序。7.權利要求1中記載的煤灰處理方法中，還包括控制爐渣成分的工序，使形成的爐渣的主成分由CaO、SiO2及Al2O3構成，而且CaO/SiO2為0.3-1.25。8.權利要求1中記載的煤灰處理方法中，還包括控制爐渣成分的工序，使形成的爐渣的主成分由CaO、MgO、SiO2及Al2O3構成，而且(CaO+MgO)/SiO2為0.3-1.3。9.權利要求1中記載的煤灰處理方法中，該煤灰向熔融爐內的導入，是將煤灰導入在熔融爐渣內的位置。10.權利要求9中記載的煤灰處理方法中，該位置是在鐵水的靜止液面與該靜止液面之上400mm之間。11.權利要求9中記載的煤灰處理方法中，該煤灰向熔融爐內的導入，是使用惰性氣體作為載氣，以20以上的固氣比將該煤灰吹入熔融爐內。12.權利要求1中記載的煤灰處理方法中，該煤灰向熔融爐內的導入，是將煤灰加熱生成半熔融狀態(tài)的煤灰，然后將該半熔融狀態(tài)的煤灰裝入熔融爐內。13.權利要求12中記載的煤灰處理方法中，半熔融狀態(tài)的煤灰的生成是將煤灰添加到粉煤燃燒爐中形成的。14.一種煤灰的處理方法，由以下各工序組成，將煤灰加熱生成半熔融狀態(tài)的煤灰的工序；將半熔融狀態(tài)的煤灰裝入熔融爐內的工序。15.權利要求14中記載的煤灰處理方法中，半熔融狀態(tài)的煤灰的生成是將煤灰添加到粉煤燃燒爐中形成的。16.一種煤灰的處理方法，由以下各工序組成，準備收容鐵水或鐵水與熔融爐渣的轉爐型的熔融爐的工序；一邊向該熔融爐的鐵水面上吹入氧氣流，一邊將鐵礦石及、煤灰及、為使該煤灰的成分組成變化的造渣材料及、作為熱源的碳材料導入該熔融爐內的工序，通過該工序，鐵礦石被還原熔融，生成生鐵，煤灰被熔融，形成爐渣；將生成的生鐵及熔融的煤灰即爐渣從該熔融爐排出的工序。17.權利要求16中記載的煤灰處理方法中，還包括控制導入的碳材料的量，從而保持鐵水中的含碳量為2wt％以上的工序。18.權利要求16中記載的煤灰處理方法中，還包括控制爐渣成分的工序，使形成的爐渣的主成分由CaO、SiO2及Al2O3構成，而且CaO/SiO2為0.3-1.25。19.一種煤灰的處理方法，由以下各工序組成，準備收容鐵水或鐵水與熔融爐渣的轉爐型熔融爐的工序；一邊向該熔融爐的鐵水面上吹入氧氣流，一邊將煤灰及、為使該煤灰的成分組成變化的造渣材料及、作為熱源的碳材料導入該熔融爐內的工序，通過該工序，煤灰被熔融，形成熔融爐渣而且生成可燃性氣體；將該可燃性氣體在熱交換鍋爐內進行熱交換，將該可燃性氣體冷卻至1200℃以下的工序；將冷卻過的可燃性氣體在旋風除塵器中除塵，回收粉塵的工序；將除過塵的可燃性氣體利用文丘里洗氣器進一步冷卻的工序；將用文丘里洗氣器冷卻的可燃性氣體用粉煤燃燒發(fā)電鍋爐燃燒的工序；將旋風除塵器中回收的粉塵趁熱導入該熔融爐內的工序。20.一種煤灰的處理方法，由以下各工序組成，準備收容鐵水或鐵水與熔融爐渣的轉爐型熔融爐的工序；一邊向該熔融爐的鐵水面上吹入氧氣流，一邊將煤灰及、為使該煤灰的成分組成變化的造渣材料、及作為熱源的碳材料導入該熔融爐內的工序，通過該工序，煤灰被熔融，形成熔融爐渣而且生成可燃性氣體；將該可燃性氣體在熱交換鍋爐內進行熱交換，將該可燃性氣體冷卻至1200℃以下的工序；將冷卻的可燃性氣體在旋風除塵器中除塵，回收粉塵的工序；將除塵后的可燃性氣體利用粉煤燃燒發(fā)電鍋爐燃燒的工序；將旋風除塵器中回收的粉塵趁熱導入該熔融爐內的工序。全文摘要本發(fā)明涉及一種煤灰的處理方法，由以下各工序組成，準備收容鐵水或鐵水與熔融爐渣的轉爐型熔融爐的工序；一邊在該熔融爐的鐵水面上吹入氧氣流，一邊將煤灰及、為使該煤灰的成分組成變化的造渣材料及、作為熱源的碳材料導入該熔融爐內的工序；將熔融的煤灰即熔融爐渣從該熔融爐排出并冷卻的工序。也可以將煤灰加熱生成半熔融狀態(tài)的煤灰，然后將半熔融狀態(tài)的煤灰裝入熔融爐內。也可以將鐵礦石裝入熔融爐內。文檔編號C04B5/06GK1156129SQ96112798公開日1997年8月6日申請日期1996年10月18日優(yōu)先權日1995年10月20日發(fā)明者福島勤,奧山泰男,山田健三,高橋謙治,拍谷昌紀,宮田康人,鈴木喜夫,小林廣司,高岡利夫,巖崎克博申請人:日本鋼管株式會社