JP2000026924A - 廃棄物中の非鉄金属類の分離・除去方法 - Google Patents

廃棄物中の非鉄金属類の分離・除去方法

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JP2000026924A
JP2000026924A JP21027698A JP21027698A JP2000026924A JP 2000026924 A JP2000026924 A JP 2000026924A JP 21027698 A JP21027698 A JP 21027698A JP 21027698 A JP21027698 A JP 21027698A JP 2000026924 A JP2000026924 A JP 2000026924A
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Takaharu Uchida
隆治 内田
Hiroyuki Hashimoto
弘之 橋本
Hiroshi Nagai
弘 永井
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Ebara Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 廃棄物中の非鉄金属類を効率よく分離し、有
機塩素化合物をダイオキシンの発生なく分解できる廃棄
物から非鉄金属類の分離・除去方法を提供する。 【解決手段】 廃棄物から非鉄金属類を分離・除去する
方法において、該廃棄物と有機塩素化合物を、廃棄物中
の非鉄金属類の総モル数と有機塩素化合物中の塩素モル
数が比換算で1:1〜5、特に1:2となるように混合
し、反応温度を500〜1200℃で、反応工程中に存
在する酸素量が、供給する有機塩素化合物中の炭素分を
全てCOに転換するに必要な理論量以下となる還元雰囲
気下で、廃棄物中の非鉄金属類を有機塩素化合物中の塩
素並びに炭素と反応させて、金属塩化物として蒸発除去
させるものであり、前記有機塩素化合物としては、塩化
ビニール、塩化ビニリデン、PCB、CNP、PCP、
2,4,5−T、2,4−D、PCDD、PCDFのう
ちの一種以上を用いることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物中の非鉄金
属類の分離・除去方法に係り、特に、製鋼等の製造工程
から排出されるダスト、廃棄物処理工程から排出される
焼却灰及び焼却飛灰、使用済み耐火材、使用済み触媒等
の廃棄物から、鉄類、非鉄金属類等の有用成分を回収
し、有機塩素化合物等の難処理物質を安全に処理するこ
とができる非鉄金属類の分離・除去方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のダスト等からの有価物回収技術と
しては、電気炉ダストを対象にしてウェルツキルンを用
いて、ダスト中に含まれているZnを還元溶融分離する
プロセスや、プラズマ発生装置による超高温を用いたF
eとZn分離技術が知られている。また、焼却飛灰の処
理法としては、高温溶融法が知られている。一方、有機
塩素化合物の処理法としては、高温燃焼法、低温脱塩素
法等が知られている。前記のウェルツキルンを用いて電
気炉ダストからのZn回収法は、ダストにコークスを2
0%程度混合して、約1200℃程度で還元揮発分離さ
せ、Zn、Pbの含まれている排ガスを酸化させ、バグ
フィルター等で粗酸化亜鉛等として分離回収する技術で
ある。この技術は、ダスト中に含まれるFeはほとんど
“からみ”となり利用価値がない。また、ダストの還元
にコークスと重油を使用するため、コスト的にZn含有
量の低いダストの処理には適さないなど、資源化技術と
しての問題が残されていた。
【0003】プラズマ加熱装置を用いた有価物回収法
は、ダストを還元雰囲気下で1500〜1600℃に電
気エネルギーを用いて溶融することにより、ダスト中の
Zn、Pbを還元揮発分離を行うもので、Zn、Pb等
と共に溶融鉄とスラグが得られるが、処理設備費が高
い、ランニングコストが高いなどの問題がある。また、
焼却飛灰の処理法として、高温溶融法(バーナー式、プ
ラズマ式、コークスベット式)があるが、この方法も外
部からエネルギー(電気、灯油、コークス等)を加えて
1500℃に加熱溶融することにより、飛灰中に含まれ
る重金属をスラグ中に封じ込めることを主眼にして処理
を行うものである。そのため処理コストが高い、金属資
源の回収は考慮されていないなどの問題がある。
【0004】さらに、有機塩素化合物は、通常の温度の
燃焼法ではダイオキシン類(DXNsと略す)の抑制が
困難で、高温燃焼(1100℃以上)が奨励されてい
る。この高温燃焼でも、DXNsの再合成が懸念され、
排ガスは急冷処理又は排ガス中のHClを中和処理後、
大気に放出されている。つまり分解処理に専念し、有機
塩素化合物が保有しているエネルギー及びClを、資源
として有効利用していないばかりでなく、塩化水素の処
理のため、消石灰、アルカリ溶液などの助剤が必要とな
る等の問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した従
来技術の問題点を解決し、廃棄物中の有価物、特にC
u、Zn、PbとFeに効率よく且つ安価に分離すると
共に、難処理廃棄物である有機塩素化合物をダイオキシ
ン類の発生がなく、分解することができる廃棄物中の非
鉄金属類の分離・除去方法を提供することを課題とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、非鉄金属類を含む廃棄物から非鉄金属
類を分離・除去する方法において、該廃棄物と有機塩素
化合物を、廃棄物中の非鉄金属類の総モル数と有機塩素
化合物中の塩素モル数が、比換算で1:1〜5、好まし
くは1:2となるように混合し、反応温度を500〜1
200℃、好ましくは600〜900℃で、反応工程中
に存在する酸素量が、供給する有機塩素化合物中の炭素
分を全てCOに転換するに必要な理論量以下となるよう
な還元雰囲気下で、廃棄物中の非鉄金属類を有機塩素化
合物中の塩素並びに炭素と反応させて、金属塩化物とし
て蒸発除去させることを特徴とする廃棄物中の非鉄金属
類の分離・除去方法としたものである。本発明におい
て、有機塩素化合物としては、塩化ビニール、塩化ビニ
リデン、PCB(ポリ塩素化ビフェニル)、CNP(ク
ロロニトロフェノール)、PCP(ペンタクロロフェノ
ール)、2,4,5−T(2,4,5−トリクロロフェ
ノキシ酢酸)、2,4−D(2,4−ジクロロフェノキ
シ酢酸)、PCDD(ポリクロロジベンゾジオキシ
ン)、PCDF(ポリクロロジベンゾフラン)のうちの
一種以上をもちいることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明は、ダスト等の廃棄物中に
含まれる銅、亜鉛、鉛等の非鉄金属と鉄等の有用成分を
処理困難物質である有機塩素化合物を用いて高温還元処
理することにより、有機塩素化合物をダイオキシン類を
発生することなく分解して無害化すると同時に前記の有
用成分を効率よく分離し、資源として再利用、例えば、
鉄は金属として、回収した非鉄金属は精錬原料として使
用することができる分離・除去方法である。本発明は、
ダスト中の有用金属である亜鉛、鉛、銅の塩化物と金属
鉄の蒸気圧差が大きく、反応条件(還元雰囲気、非鉄金
属と塩素の比及び反応温度)を規定することにより,ほ
ぼ鉄と完全に分離可能であるという原理に基づき着想さ
れたものであり、非鉄金属類を塩化物として揮散してバ
グフィルタ、ダイレクトクエンチ装置等で捕集したり、
分離充填塔に導いたりして回収し、残渣中の鉄分の割合
を高めることができる。図1に亜鉛、鉛、銅の塩化物と
金属鉄の蒸気圧曲線を示す。
【0008】そして、加える有機塩素化合物中の塩素量
が、ダストに含まれる非鉄金属類を塩化物にする理論量
以上の供給比で混合したり、反応温度が900℃を越え
ると、塩化水素分圧が上がり鉄も塩素化され、分離効率
が低下することが明らかとなった。図2に、塩化物生成
の標準自由エネルギー変化温度図を示す。また、金属塩
化物中には、CuCl2 の様にダイオキシンの再合成触
媒として機能するものが含まれているが、反応条件を選
定することにより、また、後段に1000℃以上の高温
処理とセラミック製高温バグフィルタ、あるいはダイレ
クトクエンチ(浸水式直接急冷)等の排ガス処理工程を
設けることにより、ダイオキシンの再合成を低く押さえ
ることが可能である。
【0009】おあ、本発明で規定するモル比について、
亜鉛含有量と塩素添加量のバランスで説明する。本発明
では、酸化亜鉛(ZnO)として含まれる亜鉛を、塩化
物(ZnCl2)にして揮発させるために必要な理論塩
素量が、Zn:Cl2 =1:1であり、Zn:Cl=
1:2になる。「好ましくは1:2」とするのはそのた
めである。塩化反応をより速くより多く進行させるに
は、塩素原を多量に添加することができるし、また、少
なくても添加した分は反応に寄与する。多量に加える場
合には、排ガスにおいて塩化水素が発生し、少量添加で
は亜鉛回収率が低下する。また、反応温度が高すぎると
塩化水素(HCl)の発生量が増大することが危惧され
る(排ガス)。図2により、H2 +Cl2 →2HClの
ラインは温度とともに下降、つまり安定化される。それ
と逆に、Zn+Cl2 →ZnCl2 のラインは温度とと
もに上昇している。
【0010】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。 実施例1 本発明の分離・除去方法の実験に用いた装置の概略構成
図を図3に示す。図3において、まずダスト4中の非鉄
成分、及び有機塩素化合物中の塩素を所定量比で混合成
型するために事前に各含有量を蛍光X線分析器1で定量
を行った。ダスト4及び有機塩素化合物5を所定比率に
なるように採取し、粉砕混合機2で混合粉砕を行う。混
合した試料を圧縮成型3で約4×6mmに成型を行っ
た。この成型ペレットを所定温度に加熱した石英反応管
7に連続供給する。石英反応管7は、内部にセラミック
支持体10に保持されたアルミナるつぼ9が設けられ、
その外周を管状電気炉8で覆われており、反応温度は管
状電気炉8で制御され、上部に試料の成型ペレットの導
入口6及びアルゴンガスの導入口15と排ガスの排出口
16が設けられている。
【0011】実験は、図3の装置を用いて、電気炉ダス
トを想定した人工試料(Fe2 3、ZnO;Fe/Z
nで5:3)4と粉砕したPVC(塩素含有量約57
%)5を亜鉛と塩素の比が約1:2となるように混合2
して加圧成型3した。このペレットを約870℃に加熱
した炉7に連続投入し、アルゴンボンベ11から所定量
13のアルゴンガスを通しながら、反応生成した低沸点
化合物をアルゴン気流で分離回収を行った。発生したガ
スは凝縮器18に導いて回収し、非凝集ガスは、フィル
タ19及び吸収器20を経て排出する。その結果を図4
に示す。図4において、●は残渣中のZn/Fe比、◇
はFe割合を示す。投入した亜鉛のほぼ100%がガス
として反応器から排出され、鉄はほぼ90%以上が炉内
に残留した。
【0012】
【発明の効果】本発明によると、非鉄金属類を含む廃棄
物から非鉄金属類を分離・除去するに際し、反応に加え
るPVC等の有機塩素化合物の量比と反応温度を制御
し、還元雰囲気下で行うことにより、塩化水素の発生を
抑え、且つ残留する鉄中の非鉄金属類を低減することが
可能となり、磁選法では分別し難い混合組成の廃棄物に
おいても、非鉄金属類は各非鉄の素材に、鉄も鉄鋼原料
とすることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】亜鉛、鉛、銅の塩化物と金属鉄の蒸気圧曲線
図。
【図2】塩化物生成の温度(K)による標準自由エネル
ギー変化(△G)図。
【図3】本発明の実験に用いた装置の概略構成図。
【図4】アルゴン流速(ml/min、STP)の変化
による残渣中のZn/Fe比とFe割合の変化図。
【符号の説明】
1:蛍光X線分析器、2:粉砕混合機、3:圧縮成型、
4:ダスト、5:有機塩素化合物、6:試料導入口、
7:石英反応管、8:管状電気炉、9:アルミナるつ
ぼ、10:セラミック支持体、11:アルゴンボンベ、
12:バルブ、13:流量計、14:熱電対温度計、1
5:アルゴンガス導入口、16:ガス排出口、18:凝
縮器、19:フィルタ、20:吸収器、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永井 弘 神奈川県藤沢市本藤沢4丁目2番1号 株 式会社荏原総合研究所内 Fターム(参考) 4K001 AA09 AA10 AA20 AA30 BA14 BA22 BA24 CA13 DA08

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非鉄金属類を含む廃棄物から非鉄金属類
    を分離・除去する方法において、該廃棄物と有機塩素化
    合物を、廃棄物中の非鉄金属類の総モル数と有機塩素化
    合物中の塩素モル数が比換算で1:1〜5となるように
    混合し、反応温度を500〜1200℃で、反応工程中
    に存在する酸素量が、供給する有機塩素化合物中の炭素
    分を全てCOに転換するに必要な理論量以下となるよう
    な還元雰囲気下で、廃棄物中の非鉄金属類を有機塩素化
    合物中の塩素並びに炭素と反応させて、金属塩化物とし
    て蒸発除去させることを特徴とする廃棄物中の非鉄金属
    類の分離・除去方法。
  2. 【請求項2】 前記有機塩素化合物が、塩化ビニール、
    塩化ビニリデン、PCB、CNP、PCP、2,4,5
    −T、2,4−D、PCDD、PCDFのうちの一種以
    上から選ばれることを特徴とする請求項1に記載の廃棄
    物中の非鉄金属類の分離・除去方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009165919A (ja) * 2008-01-11 2009-07-30 Taiheiyo Cement Corp 金属類及び塩素を含有する可燃性廃棄物の処理システム
JP2010222299A (ja) * 2009-03-24 2010-10-07 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 芳香族ハロゲン化合物の抽出方法及び抽出装置
JP2013159838A (ja) * 2012-02-07 2013-08-19 Kowa Seiko Kk 亜鉛殿物の処理方法

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