JP3579283B2

JP3579283B2 - Equipment and method for recovering phosphorus from waste

Info

Publication number: JP3579283B2
Application number: JP04267999A
Authority: JP
Inventors: 聰松井; 啓介中原; 浩山本; 拓也品川; 清吉田部井; 通郎桑山
Original assignee: Nippon Chemical Industrial Co Ltd; JFE Engineering Corp
Current assignee: Nippon Chemical Industrial Co Ltd; JFE Engineering Corp
Priority date: 1999-02-22
Filing date: 1999-02-22
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2019-02-22
Also published as: JP2000237713A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水汚泥焼却灰のように燐や燐化合物を含有する廃棄物から燐を回収する設備及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、下水汚泥等の廃棄物の多くは、焼却された後に埋め立て処分されていた。しかしながら、資源の有効利用及び埋め立て処分量の低減等の要請から、そのような廃棄物の一部は、焼却した後、さらに溶融処理を施して重金属類を不溶化・安定化することにより、路盤材等として再利用されつつある。
【０００３】
ところで、上記廃棄物の焼却灰は様々な元素の酸化物からなり、比較的高い濃度で燐を含有している。特開平９−１４５０３８号公報は、この焼却灰中に含まれる燐を回収する方法を開示し、この方法により回収された燐は肥料等として再利用され得ることを記載している。
【０００４】
特開平９−１４５０３８号公報が開示する方法によると、廃棄物焼却灰からの燐の回収は以下に示すようにして行われる。まず、還元性ガスで満たされた密閉型電気炉内に、燐化合物を含有する廃棄物焼却灰を炭素源とともに供給して溶融処理する。それにより、焼却灰中の燐化合物は還元され、燐ガスが生成される。次に、この燐ガスを含む排ガスに空気を接触させることにより五酸化燐を生成し、さらに、この五酸化燐を含む排ガスと水とを接触させる。その結果、五酸化燐は水に吸収され、燐酸を生成する。すなわち、特開平９−１４５０３８号公報が開示する方法によると、焼却灰中の燐は燐酸として回収される。なお、特開平９−１４５０３８号公報は、上記燐ガスを含む排ガスを凝縮することにより、焼却灰中の燐を黄燐として回収することも開示している。
【０００５】
上述した方法は、焼却灰中に含まれる燐を再利用可能とする点で有効であるが、以下に示す問題を有している。すなわち、上記方法によると、焼却灰を電気炉内に供給する際に、炉内でダストが舞い上がり、このダストは上記排ガスとともに電気炉から排出される。特に、下水汚泥等の焼却灰は微粉状であるため、電気炉から排出される排ガスはダストを高濃度で含有することとなる。
【０００６】
このようなダストの一部は、コットレル集塵機のような電気集塵機により排気ガスから除去可能である。しかしながら、上記ダストは極めて微細であるため、電気集塵機で完全に除去することは不可能である。そのため、上述した方法により排ガス中に含まれる燐ガスを燐酸或いは黄燐として回収する場合、回収された燐酸或いは黄燐中へのダストの混入を避けることができない。
【０００７】
また、排ガス中のダストは、排ガス中に含まれる燐ガスを黄燐として回収する場合には、排ガスの凝縮を行う凝縮塔においてスラッジを生成し、一方、燐ガスを燐酸として回収する場合には、五酸化燐を水に吸収させるための吸収塔においてスラッジを生成する。そのため、従来の方法によると、定期的にスラッジを除去する必要があった。また、燐ガスを黄燐として回収する場合には、スラッジに黄燐が付着するため、それを処分するためのコストが別途必要となるという問題を生じてしまう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、燐や燐化合物を含有する廃棄物から燐或いは燐化合物を高い純度で回収することを可能とする設備及び方法を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、燐や燐化合物を含有する廃棄物から燐或いは燐化合物を、スラッジを殆ど発生することなく回収することを可能とする設備及び方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【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、燐化合物を含有する廃棄物と炭素源とを還元性雰囲気下で加熱することにより気化された燐を含む高温ガスを発生させる加熱炉、上記高温ガスから上記気化された燐を黄燐或いは燐化合物として回収する燐回収手段、上記加熱炉と上記燐回収手段との間に設けられ、高温ガスから固形分を除去するフィルタ、及び上記フィルタを加熱するフィルタ加熱手段を有することを特徴とする廃棄物から燐を回収する設備を提供する。
【００１１】
上記設備は、通常、加熱炉に廃棄物を供給する廃棄物供給手段、及び加熱炉に炭素源を供給する炭素源供給手段をさらに有する。
【００１２】
また、本発明は、燐或いは燐化合物を含有する廃棄物と炭素源とを還元性雰囲気中で加熱して、気化された燐を含有する高温ガスを発生させる工程、上記高温ガスをフィルタに通過させ、上記高温ガスから上記高温ガスに含まれる固形分をフィルタにより除去する工程、及び上記固形分を除去された高温ガスから、上記気化された燐を黄燐或いは燐化合物として回収する工程を有し、上記固形分をフィルタにより除去する工程は、上記フィルタ中で上記高温ガスの温度が２８０℃以上となるように行うことを特徴とする廃棄物から燐を回収する方法を提供する。
さらに、本発明は、燐或いは燐化合物を含有する廃棄物と炭素源とを還元性雰囲気中で加熱して、気化された燐を含有する高温ガスを発生させる工程、上記高温ガスをフィルタに通過させ、上記高温ガスから上記高温ガスに含まれる固形分をフィルタにより除去する工程、及び上記固形分を除去された高温ガスから、上記気化された燐を黄燐或いは燐化合物として回収する工程を有し、上記固形分をフィルタにより除去する工程は、上記フィルタを加熱しつつ行うことを特徴とする廃棄物から燐を回収する方法を提供する。
【００１３】
本発明において、高温ガスからの黄燐或いは燐化合物の回収は、例えば、高温ガスを凝縮することにより気化された燐を黄燐に転化する凝縮器を用いて行うことができる。また、高温ガスからの黄燐或いは燐化合物の回収は、高温ガスと酸素を含むガスとを混合して気化された燐を五酸化燐に転化する五酸化燐生成手段と、高温ガスと酸素を含むガスとを混合してなる混合ガスを水と接触させることにより混合ガスに含まれる五酸化燐を水に溶解させて燐酸水溶液を生成する燐酸生成手段とを用いて行うことができる。
【００１４】
本発明においては、加熱炉とフィルタとの間に集塵機を設け、高温ガスから固形分の一部を電気集塵やサイクロン式集塵等により除去することが好ましい。これにより、粒径の大きなダスト等は電気集塵等により除去されるため、フィルタの目詰まりを抑制することができる。
【００１５】
また、本発明においては、運転中におけるフィルタ中の高温ガスの温度を２８０℃以上に制御することが好ましい。高温ガスの温度が２８０℃以上である場合、気化した燐が固化するのを防止することができる。フィルタ中の高温ガスの温度の制御には、フィルタ加熱手段によりフィルタを加熱すればよい。例えば、フィルタの少なくとも一部が通電することにより発熱する抵抗材料からなる場合には、フィルタの少なくとも一部に通電することによりフィルタを加熱することができる。
【００１６】
また、気化した燐が凝縮し液化或いは固化してフィルタに付着した場合、フィルタに不活性ガス及び還元性ガスの少なくとも一方のガスを送り込むことにより、フィルタを洗浄することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を参照しながらより詳細に説明する。
【００１８】
図１に、本発明の第１の実施形態に係る廃棄物から燐を回収する設備を概略的に示す。図１に示す回収設備は、密閉型電気抵抗式溶融炉１、除塵器１０、フィルタ部２７、燃焼室１１、吸収塔１２、燐酸貯槽１３、ミスト捕集器１４、及びガス洗浄塔１５で主に構成されている。なお、図１において、燃焼室１１、吸収塔１２、及び燐酸貯槽１３は、燐回収手段を構成している。
【００１９】
溶融炉１は、下水汚泥焼却灰のように燐化合物を含有する廃棄物と、コークスのような炭素源とを還元性雰囲気下で加熱して気化された燐を含む高温ガスを発生させる加熱炉である。溶融炉１は密閉構造を有しており、その内壁にはカーボン系の耐火物からなる層が形成されている。また、溶融炉１の上部には、例えばグラファイトからなる電極２が電極昇降装置３により鉛直方向に移動可能に設置されている。電極２には電源４が接続されており、各電極に所望の電圧を印加することが可能である。
【００２０】
溶融炉１には、廃棄物供給手段及び炭素源供給手段である供給部２５が接続され、焼却灰及びコークスは供給部２５から溶融炉１内に供給される。
【００２１】
操業中の溶融炉１内においては、電極２は、電極昇降装置３により溶融スラグ４１への浸漬深さを制御され、且つ電源４から所定の電圧を印加される。このとき、溶融スラグ４１は電気抵抗体として機能するため、溶融スラグ４１の温度が上昇する。その結果、溶融スラグ４１上に浮遊する焼却灰とコークスとの混合物４０は、例えば１３００℃〜１６００℃に加熱されて溶融し、溶融物と高温の排ガスとを生成する。
【００２２】
このようにして生成した高温の排ガスは、燐ガス，一酸化炭素ガス，及び水蒸気等を含有する。この燐ガスは、焼却灰中に含まれる燐化合物を還元すること等により生じたものである。なお、上記燐ガスは、加熱温度を１０００℃以上とすることにより発生する。
【００２３】
混合物４０を加熱することにより生じた溶融物は、溶融炉１内で溶融スラグ４１と重金属類を含有する溶融メタル４２とに分離する。炉内の底部に沈降した溶融メタル４２はメタル排出口６から炉外に排出され、溶融スラグ４１はスラグ排出口５から炉外に排出される。
【００２４】
一方、混合物４０を加熱することにより生じた排ガスは、ガス排出口７から炉外に排気され、除塵器１０へと送られる。溶融炉１から排気される排ガスは、粉状の焼却灰やコークス等のダストを含有している。除塵器１０では、このようなダストの一部が、例えば電気集塵により排ガスから除去される。除塵器１０は、上述した排ガスに対して十分な耐熱性を有し、且つコットレル集塵機のように濾過以外の方法でダストの一部を除去するものであれば特に制限はない。
【００２５】
除塵器１０には、その排ガスと接触する部分を、黄燐の沸点である２８０℃以上に加熱する加熱手段を設けることが好ましい。このような加熱手段を設けた場合、除塵器１０内での燐ガスの凝縮を抑制することができる。
【００２６】
除塵器１０で粒径のダストを粗除去された排ガスは、次にフィルタ部２７へと送られる。フィルタ部２７では、排ガスから、除塵器１０で除去することが困難な粒径の小さなダストが除去される。その結果、排ガスからは、ほぼ完全に固形分が除去される。従来、電気炉１からの排ガスは電気集塵等によってのみ除去されていたため、回収される燐或いは燐化合物中に粒径の小さなダストが混入する、或いはスラッジを発生するという問題を生じていた。それに対し、排ガスから燐或いは燐化合物を回収するのに先立って、フィルタ部２７で固形分をほぼ完全に除去することにより、このような問題の発生を防止することが可能となる。
【００２７】
フィルタ部２７の一部を構成するフィルタは、多孔質体、線材を編み込んでなる編み込み体、及び例えば粒径が２〜５ｃｍの粒状物を容器中に充填してなる充填体等のいずれであってもよい。
【００２８】
フィルタを構成するフィルタ材には、一酸化炭素ガスや燐ガス等に対して耐蝕性を有するカーボンやアルミナ等のセラミックスを用いることができる。また、フィルタ材として、ステンレス、タングステン、チタン、及びニッケル等の金属も利用することが可能である。但し、このような金属をフィルタ材として用いた場合、燐ガスによる腐蝕が徐々に進行する。したがって、このような場合、フィルタ部２７中のフィルタを定期的に交換することが好ましい。なお、フィルタ材としては、上述した材料のいずれも用いることが可能であるが、特に、カーボンは、加工性、耐蝕性、及び後述する電気的特性の全てに優れるため最も好ましい。
【００２９】
フィルタを、カーボン、ステンレス、及びタングステン等のように、電熱体として用いられる抵抗材料で構成した場合、図示しない電源からフィルタに電力を供給することによりフィルタを加熱することができる。したがって、排ガスの温度を２８０℃以上に維持し、排ガス中に含まれる燐ガスの凝縮を防止することが可能となる。
【００３０】
また、フィルタ材としてアルミナのような絶縁体を用いた場合、例えば、上記抵抗材料をフィルタに塗布、蒸着、或いは貼付けることにより、上述したのと同様の効果を得ることができる。さらに、フィルタや排ガスを加熱するためのヒータを別途設けてもよい。いずれにしても、フィルタ部２７での排ガスの温度が２８０℃以上に維持されれば、排ガス中に含まれる燐ガスの凝縮を防止することが可能となる。
【００３１】
フィルタ部２７において燐ガスが液化或いは固化した場合、フィルタに黄燐が付着して目詰まりを生ずるおそれがある。したがって、このような場合、フィルタ部２７を洗浄することが好ましい。なお、黄燐は空気等の酸化性ガスに対して高い反応性を有している。そのため、フィルタに多量の黄燐が付着した場合に酸化性ガスで洗浄を行うと、爆発を生ずることがある。また、フィルタに付着した黄燐の量が少量であったとしても、フィルタ部内で異常発熱が生ずるため、フィルタを破損するおそれがある。したがって、フィルタの洗浄には、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス、及び一酸化炭素ガスやプロパンガス等の還元性ガスを用いることが好ましい。
【００３２】
フィルタ部２７でダストをほぼ完全に除去された排ガスは、次に燃焼室１１へと送られる。燃焼室１１には、空気や酸素のような酸化性ガスが導入され、排ガス中に含まれる一酸化炭素ガスの燃焼が行われる。このとき同時に、排ガス中に含まれる燐ガスも燃焼され、五酸化燐を生成する。
【００３３】
五酸化燐を含む排ガスは、吸収塔１２へと供給される。吸収塔１２では、燐酸水溶液が循環される。吸収塔１２に供給された排ガスは、吸収塔１２内の上部から噴霧される燐酸水溶液と接触する。その結果、排ガス中に含まれる五酸化燐は燐酸水溶液に吸収され、燐酸に転化する。
【００３４】
このようにして生成した燐酸は、燐酸水溶液として吸収塔１２から排出され、燐酸貯槽１３に貯えられる。また、吸収塔１２には、燐酸貯槽１３へと排出された燐酸水溶液に相当する量の水が供給される。
【００３５】
一方、五酸化燐を除去された排ガスは、ミスト捕集器１４へと送られ、そこで燐酸ミストを除去される。燐酸ミストを除去された排ガスは、さらにガス洗浄塔１５へと送られる。ガス洗浄塔１５では、水を噴霧することにより排ガスの清浄化が行われる。以上のようにして清浄化した後、排ガスはガス洗浄塔１５から大気中に排気される。
【００３６】
上述したように、この方法によると、排ガスから燐或いは燐化合物を回収するのに先立って、排ガス中に含まれる固形分はフィルタ２７によりほぼ完全に除去される。そのため、吸収塔１２に供給される排ガスはダストを含有していない。したがって、上記方法により生成される燐酸水溶液はダストを殆ど含有しない。すなわち、上記方法によると、燐や燐化合物を含有する廃棄物から燐或いは燐化合物を高い純度で回収することを可能となる。また、上記方法により生成される燐酸水溶液はダストを殆ど含有しないため、上記方法によると、吸収塔１２内でのスラッジの発生を抑制することが可能となる。
【００３７】
以上説明した第１の実施形態においては、加熱炉として密閉型電気抵抗式溶融炉１を用いたが、外熱方式の密閉型キルン炉等を用いることもできる。また、焼却灰及び粉コークスを混合し、これを造粒成形したものを用いてもよい。この場合、溶融炉１内を飛散する粉状物の量が低減されるため、溶融炉１から排気される排ガス中のダスト濃度も低減される。したがって、このような場合、除塵器１０は必ずしも設ける必要はない。
【００３８】
次に、本発明の第２の実施形態について図２を参照しながら説明する。なお、図２において、図１と共通する部材には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００３９】
図２は、本発明の第２の実施形態に係る廃棄物から燐を回収する設備を概略的に示す図である。図２に示す回収設備は、密閉型電気抵抗式溶融炉１、除塵器１０、フィルタ部２７、凝縮器２０、燐貯槽２１、燃焼塔２２、吸収塔１２、燐酸貯槽１３、ミスト捕集器１４、及びガス洗浄塔１５で主に構成されている。すなわち、図２に示す回収設備は、燃焼塔１１の代わりに、凝縮器２０、燐貯槽２１、及び燃焼塔２２が設けられた点で図１に示す回収設備とは異なっている。なお、図２において、凝縮器２０、燐貯槽２１、燃焼塔２２、吸収塔１２、及び燐酸貯槽１３は、燐回収手段を構成している。
【００４０】
第２の実施形態によると、燐の回収は、例えば以下に示す方法により行われる。まず、除塵器１０及びフィルタ部２７を用いて、第１の実施形態において説明したのと同様の方法により、排ガスからダストをほぼ完全に除去する。
【００４１】
ダストをほぼ完全に除去された排ガスは、凝縮器２０へと供給される。凝縮器２０内では水が噴霧され、凝縮器２０に供給された排ガスは噴霧された水により冷却される。その結果、排ガス中に含まれる燐ガスは凝縮して液状の黄燐となり、水とともに凝縮器２０の底部から排出される。なお、このとき、黄燐が固化しないように５０〜７０℃に制御する。
【００４２】
凝縮器２０から排出された液状黄燐は水と分離された後、燐貯槽２１へと送られる。燐貯槽２１内の液状黄燐は、次にポンプにより燃焼塔２２内へ噴霧される。このとき同時に、空気等の酸化性ガスを燃焼等２２に導入することにより、五酸化燐を生成する。
【００４３】
以上のようにして生成した五酸化燐は吸収塔１２へと供給され、第１の実施形態において説明したのと同様に燐酸水溶液に吸収されて燐酸に転化し、燐酸水溶液として回収される。また、吸収塔１２から排気される排ガスは、第１の実施形態において説明したのと同様にして大気中に排気される。
【００４４】
上述した第２の実施形態においては、第１の実施形態において説明したのと同様の効果を得ることができる。また、第２の実施形態においては、一酸化炭素等の燃焼は行われず、一酸化炭素等の可燃性ガスと燐とは分離される。したがって、凝縮器２０から排気される可燃性ガスを燃料として再利用することが可能となる。
【００４５】
次に、本発明の第３の実施形態について図３を参照しながら説明する。なお、図３において、図１及び図２と共通する部材には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００４６】
図３は、本発明の第３の実施形態に係る廃棄物から燐を回収する設備を概略的に示す図である。図３に示す回収設備は、密閉型電気抵抗式溶融炉１、除塵器１０、フィルタ部２７、凝縮器２０、燐貯槽２１、燃焼室１１、ミスト捕集器１４、及びガス洗浄塔１５で主に構成されている。なお、図３において、凝縮器２０及び燐貯槽２１は、燐回収手段を構成している。
【００４７】
第３の実施形態によると、燐の回収は、例えば以下に示す方法により行われる。まず、除塵器１０及びフィルタ部２７を用いて、第１の実施形態において説明したのと同様の方法によりダストをほぼ完全に除去する。
【００４８】
ダストをほぼ完全に除去された排ガスは、凝縮器２０へと供給される。凝縮器２０内では、第２の実施形態において説明したのと同様の方法により、排ガス中に含まれる燐ガスは凝縮されて液体となり、水とともに凝縮器２０の底部から排出される。凝縮器２０から排出された液状黄燐は水と分離された後、燐貯槽２１へと送られる。第３の実施形態においては、燐ガスは液状黄燐として回収される。
【００４９】
一方、燐ガスを除去され凝縮器２０から排気される排ガスは、燃焼室１１へと送られる。燃焼室１１には、空気や酸素のような酸化性ガスが導入され、排ガス中に含まれる一酸化炭素ガス等の燃焼が行われる。
【００５０】
燃焼室１１から排気された排ガスは、ガス洗浄塔１５へと送られる。ガス洗浄塔１５では、水を噴霧することによる排ガスの清浄化が行われる。以上のようにして清浄化した後、排ガスはガス洗浄塔１５から大気中に排気される。
【００５１】
上述した第３の実施形態においては、第１の実施形態において説明したのと同様の効果を得ることができる。また、第３の実施形態においては、第１及び第２の実施形態とは異なり、廃棄物中に含まれる燐化合物を黄燐として回収することが可能となる。なお、第３の実施形態においは凝縮器２０からの排ガスを燃焼処理したが、第２の実施形態と同様に、凝縮器２０から排気される排ガスを燃料として再利用してもよい。
【００５２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００５３】
（実施例）
図３に示す燐回収プラントを用い、以下に示す条件下で下水汚泥焼却灰から黄燐を回収した。すなわち、内径７００ｍｍ、出力５００ｋＷの密閉型電気抵抗式溶融炉１に、下水汚泥焼却灰とコークス粉との混合物を１００ｋｇ／ｈの速度で供給した。なお、下水汚泥焼却灰とコークス粉との重量比は２０：３とした。また、フィルタ部２７のフィルタとしてはカーボンフィルタを使用し、これに通電することによりフィルタ部２７の内部を３５０℃に加熱した。
【００５４】
凝縮器２０では、６０℃の温水を噴霧することにより排ガスを冷却し、排ガス中に含まれる燐ガスを液状黄燐として凝縮器２０の底部に滞留させた。凝縮器２０から排気される排ガスを、燃焼室１１で空気を用いて燃焼した後、ガス洗浄塔１５へと供給し、大気中に排気した。
【００５５】
この一連の操作の間、溶融炉１内の溶融スラグ４１及び溶融メタル４２の温度を１３００〜１４００℃に維持し、溶融スラグ４１は間欠的に溶融炉１から排出した。
【００５６】
上記条件下で１５時間操業し、溶融炉１には約１．３ｔの下水汚泥焼却灰を装入した。下水汚泥焼却灰の装入を停止した後、凝縮器２０内の温度を６０℃に保ちつつ２４時間静置して、循環温水中の浮遊粒子を沈降させた。その後、凝縮器２０の底部から約７３ｋｇの液状の黄燐を回収した。なお、凝縮器２０においてスラッジは発生せず、循環温水の濁りも僅かであった。
【００５７】
試験に供した下水汚泥焼却灰及び回収した黄燐の成分を分析した。下水汚泥焼却灰の成分及び回収した黄燐の成分を下記表１及び表２にそれぞれ示す。
【００５８】
【表１】

【００５９】
【表２】

【００６０】
上記表２に示すように、回収した黄燐の純度は９９．９４％と高く、工業原料として十分に利用可能な品質であることが確認された。
【００６１】
（比較例）
フィルタ部２７を設けなかったこと以外は上記実施例と同様の条件下で下水汚泥焼却灰から黄燐を回収した。その結果、上記実施例とほぼ同量の約７０ｋｇの黄燐を回収することができた。しかしながら、上記実施例とは異なり、凝縮器２０の底部に沈降した液状黄燐層の上部に、ダストと黄燐とを含有するスラッジ層が形成された。生成したスラッジは約１０ｋｇであり、スラッジには２１重量％の黄燐が含有されていた。
【００６２】
次に、回収した黄燐の成分を分析した。その結果を下記表３に示す。
【００６３】
【表３】

【００６４】
上記表３に示すように、回収した黄燐の純度は９９．９０％であり、工業原料として利用可能な品質であったが、上記実施例に比べて低純度であった。また、回収した黄燐には浮遊ダストが多く存在し、濾過処理に長時間を要した。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、燐化合物を含有する廃棄物を炭素源とともに還元性雰囲気下で加熱して気化した燐を含む高温ガスを発生させ、フィルタを用いてこの高温ガスから固形分を除去した後に、高温ガスから燐が黄燐或いは燐化合物として回収される。そのため、回収される黄燐或いは燐化合物中への固形分の混入が防止され、且つ高温ガスからの黄燐或いは燐化合物の回収工程におけるスラッジの発生が抑制される。
【００６６】
したがって、本発明によると、燐や燐化合物を含有する廃棄物から燐或いは燐化合物を高い純度で回収することを可能とする設備及び方法が提供される。また、本発明によると、燐や燐化合物を含有する廃棄物から燐或いは燐化合物を、スラッジを殆ど発生することなく回収することを可能とする設備及び方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る廃棄物から燐を回収する設備を概略的に示す図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る廃棄物から燐を回収する設備を概略的に示す図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る廃棄物から燐を回収する設備を概略的に示す図。
【符号の説明】
１…溶融炉；２…電極；３…電極昇降装置；４…電源
５…スラグ排出口；６…メタル排出口；７…ガス排出口
１０…除塵器；１１…燃焼室；１２…吸収塔；１３…燐酸貯槽
１４…ミスト捕集器；１５…ガス洗浄塔；２０…凝縮器
２１…燐貯槽；２２…燃焼塔；２５…供給部
２７…フィルタ部；４０…混合物；４１…溶融スラグ
４２…溶融メタル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus and a method for recovering phosphorus from waste containing phosphorus or a phosphorus compound such as sewage sludge incineration ash.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, much waste such as sewage sludge has been disposed of after being incinerated. However, due to demands for effective use of resources and reduction of landfill disposal, some of such wastes are incinerated and then subjected to further melting treatment to insolubilize and stabilize heavy metals. It is being reused as such.
[0003]
By the way, the incineration ash of the above-mentioned waste is composed of oxides of various elements and contains phosphorus at a relatively high concentration. JP-A-9-145038 discloses a method for recovering phosphorus contained in this incinerated ash, and describes that the phosphorus recovered by this method can be reused as fertilizers and the like.
[0004]
According to the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-145038, the recovery of phosphorus from waste incineration ash is performed as follows. First, waste incineration ash containing a phosphorus compound is supplied together with a carbon source into a closed electric furnace filled with a reducing gas and subjected to melting treatment. Thereby, the phosphorus compound in the incineration ash is reduced, and phosphorus gas is generated. Next, air is brought into contact with the exhaust gas containing the phosphorus gas to generate phosphorus pentoxide, and the exhaust gas containing the phosphorus pentoxide is brought into contact with water. As a result, the phosphorus pentoxide is absorbed by the water and produces phosphoric acid. That is, according to the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-145038, phosphorus in the incinerated ash is recovered as phosphoric acid. Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-145038 also discloses that the phosphorus contained in the incinerated ash is recovered as yellow phosphorus by condensing the exhaust gas containing the phosphorus gas.
[0005]
The above method is effective in that phosphorus contained in the incineration ash can be reused, but has the following problems. That is, according to the above method, when incinerated ash is supplied into the electric furnace, dust rises in the furnace, and the dust is discharged from the electric furnace together with the exhaust gas. In particular, since incinerated ash such as sewage sludge is in the form of fine powder, the exhaust gas discharged from the electric furnace contains a high concentration of dust.
[0006]
Some of such dust can be removed from the exhaust gas by an electric dust collector such as a Cottrell dust collector. However, since the dust is extremely fine, it is impossible to completely remove the dust with an electric dust collector. Therefore, when the phosphorus gas contained in the exhaust gas is recovered as phosphoric acid or yellow phosphorus by the above-described method, it is inevitable to mix dust into the recovered phosphoric acid or yellow phosphorus.
[0007]
Further, dust in the exhaust gas generates sludge in a condensing tower that condenses the exhaust gas when the phosphorus gas contained in the exhaust gas is recovered as yellow phosphorus, while when the phosphorus gas is recovered as phosphoric acid, Sludge is formed in an absorption tower for absorbing phosphorus pentoxide into water. Therefore, according to the conventional method, it was necessary to periodically remove sludge. Further, when phosphorus gas is recovered as yellow phosphorus, since yellow phosphorus adheres to the sludge, there is a problem that a separate cost for disposing of the phosphorus is required.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an apparatus and a method capable of recovering phosphorus or a phosphorus compound with high purity from waste containing the phosphorus or the phosphorus compound. And
[0009]
Another object of the present invention is to provide an equipment and a method for recovering phosphorus or a phosphorus compound from waste containing phosphorus or a phosphorus compound without generating sludge.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a heating furnace for generating a high-temperature gas containing phosphorus vaporized by heating a waste containing a phosphorus compound and a carbon source in a reducing atmosphere; phosphorus recovery means for recovering the vaporized phosphorus as yellow phosphorus or phosphorus compounds from, provided between the heating furnace and the phosphorus recovery means, a filter for heating the filter, and the filter for removing solids from the hot gas A facility for recovering phosphorus from waste characterized by having a heating means is provided.
[0011]
The above equipment usually further includes a waste supply means for supplying waste to the heating furnace, and a carbon source supply means for supplying a carbon source to the heating furnace.
[0012]
The present invention also provides a step of heating a waste containing phosphorus or a phosphorus compound and a carbon source in a reducing atmosphere to generate a high-temperature gas containing vaporized phosphorus, and passing the high-temperature gas through a filter. is allowed, the step of removing by filtering the solids contained in the hot gases from the hot gas, and the hot gas which is removed the solid, have a step of recovering the vaporized phosphorus as yellow phosphorus or phosphorus compounds Providing a method of recovering phosphorus from waste , wherein the step of removing the solid content by a filter is performed in the filter so that the temperature of the high-temperature gas is 280 ° C. or higher .
Furthermore, the present invention provides a step of heating a waste containing phosphorus or a phosphorus compound and a carbon source in a reducing atmosphere to generate a high-temperature gas containing vaporized phosphorus, and passing the high-temperature gas through a filter. And removing a solid content contained in the high-temperature gas from the high-temperature gas with a filter, and recovering the vaporized phosphorus as yellow phosphorus or a phosphorus compound from the high-temperature gas from which the solid content has been removed. The step of removing the solid content with a filter is performed while heating the filter, and a method for recovering phosphorus from waste is provided.
[0013]
In the present invention, the recovery of the yellow phosphorus or the phosphorus compound from the high-temperature gas can be performed, for example, using a condenser that converts the vaporized phosphorus into yellow phosphorus by condensing the high-temperature gas. Further, the recovery of yellow phosphorus or a phosphorus compound from a high-temperature gas includes a phosphorus pentoxide generating means for mixing a high-temperature gas and a gas containing oxygen to convert phosphorus vaporized to phosphorus pentoxide, and a high-temperature gas and oxygen. A phosphoric acid generating means for producing a phosphoric acid aqueous solution by dissolving phosphorus pentoxide contained in the mixed gas in water by bringing a mixed gas obtained by mixing the gas with water into contact with water can be used.
[0014]
In the present invention, it is preferable to provide a dust collector between the heating furnace and the filter, and remove a part of the solid content from the high-temperature gas by electric dust collection, cyclone dust collection, or the like. Thus, dust and the like having a large particle diameter are removed by electric dust collection or the like, so that clogging of the filter can be suppressed.
[0015]
In the present invention, it is preferable to control the temperature of the high-temperature gas in the filter during operation to 280 ° C. or higher. When the temperature of the high-temperature gas is 280 ° C. or more, solidification of the vaporized phosphorus can be prevented. To control the temperature of the hot gas in the filter, the filter may be heated by the filter heating means. For example, when at least a part of the filter is made of a resistance material that generates heat when energized, the filter can be heated by energizing at least a part of the filter.
[0016]
Further, when the vaporized phosphorus is condensed and liquefied or solidified and adheres to the filter, the filter can be washed by sending at least one of an inert gas and a reducing gas to the filter.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
[0018]
FIG. 1 schematically shows a facility for recovering phosphorus from waste according to a first embodiment of the present invention. The recovery equipment shown in FIG. 1 mainly includes a closed electric resistance type melting furnace 1, a dust remover 10, a filter unit 27, a combustion chamber 11, an absorption tower 12, a phosphoric acid storage tank 13, a mist collector 14, and a gas cleaning tower 15. Is configured. In FIG. 1, the combustion chamber 11, the absorption tower 12, and the phosphoric acid storage tank 13 constitute a phosphorus recovery means.
[0019]
The melting furnace 1 is a heating furnace for heating a waste containing a phosphorus compound, such as sewage sludge incineration ash, and a carbon source, such as coke, in a reducing atmosphere to generate a high-temperature gas containing phosphorus vaporized. It is. The melting furnace 1 has a closed structure, and a layer made of a carbon-based refractory is formed on the inner wall thereof. An electrode 2 made of, for example, graphite is provided on the upper part of the melting furnace 1 so as to be vertically movable by an electrode lifting / lowering device 3. A power supply 4 is connected to the electrodes 2 so that a desired voltage can be applied to each electrode.
[0020]
A supply unit 25 serving as a waste supply unit and a carbon source supply unit is connected to the melting furnace 1, and incinerated ash and coke are supplied from the supply unit 25 into the melting furnace 1.
[0021]
In the melting furnace 1 during operation, the electrode 2 is controlled by the electrode lifting device 3 to control the immersion depth in the molten slag 41, and a predetermined voltage is applied from the power supply 4. At this time, the temperature of the molten slag 41 rises because the molten slag 41 functions as an electric resistor. As a result, the mixture 40 of the incinerated ash and coke floating on the molten slag 41 is heated to, for example, 1300 ° C. to 1600 ° C. and melts, and generates a melt and a high-temperature exhaust gas.
[0022]
The high-temperature exhaust gas thus generated contains phosphorus gas, carbon monoxide gas, water vapor, and the like. This phosphorus gas is generated by, for example, reducing a phosphorus compound contained in the incineration ash. The phosphorus gas is generated when the heating temperature is set to 1000 ° C. or higher.
[0023]
The melt produced by heating the mixture 40 is separated into a molten slag 41 and a molten metal 42 containing heavy metals in the melting furnace 1. The molten metal 42 settled at the bottom of the furnace is discharged out of the furnace through the metal discharge port 6, and the molten slag 41 is discharged out of the furnace through the slag discharge port 5.
[0024]
On the other hand, the exhaust gas generated by heating the mixture 40 is exhausted out of the furnace from the gas outlet 7 and sent to the dust remover 10. The exhaust gas exhausted from the melting furnace 1 contains dust such as powdered incinerated ash and coke. In the dust remover 10, a part of such dust is removed from the exhaust gas by, for example, electric dust collection. The dust remover 10 is not particularly limited as long as it has sufficient heat resistance against the above-described exhaust gas and removes a part of the dust by a method other than filtration, such as a cotrel dust collector.
[0025]
It is preferable that the dust remover 10 is provided with a heating means for heating a portion in contact with the exhaust gas to 280 ° C. or more, which is the boiling point of yellow phosphorus. When such a heating means is provided, the condensation of the phosphorus gas in the dust remover 10 can be suppressed.
[0026]
The exhaust gas from which dust having a particle size has been roughly removed by the dust remover 10 is then sent to the filter unit 27. In the filter unit 27, dust having a small particle diameter that is difficult to remove by the dust remover 10 is removed from the exhaust gas. As a result, solid components are almost completely removed from the exhaust gas. Conventionally, since the exhaust gas from the electric furnace 1 has been removed only by electric dust collection or the like, there has been a problem that dust having a small particle diameter is mixed in the recovered phosphorus or the phosphorus compound or sludge is generated. On the other hand, such a problem can be prevented by removing the solid content almost completely by the filter unit 27 before recovering the phosphorus or the phosphorus compound from the exhaust gas.
[0027]
The filter constituting a part of the filter unit 27 may be any of a porous body, a knitted body obtained by knitting a wire, and a filled body obtained by filling a container with, for example, a granular material having a particle size of 2 to 5 cm. You may.
[0028]
As a filter material constituting the filter, ceramics such as carbon and alumina having corrosion resistance to carbon monoxide gas, phosphorus gas and the like can be used. In addition, metals such as stainless steel, tungsten, titanium, and nickel can be used as the filter material. However, when such a metal is used as a filter material, corrosion by phosphorus gas gradually progresses. Therefore, in such a case, it is preferable to periodically replace the filter in the filter unit 27. As the filter material, any of the above-mentioned materials can be used. In particular, carbon is most preferable because it has excellent workability, corrosion resistance, and electrical characteristics described later.
[0029]
When the filter is made of a resistance material used as an electric heating element, such as carbon, stainless steel, and tungsten, the filter can be heated by supplying power to the filter from a power source (not shown). Therefore, it is possible to maintain the temperature of the exhaust gas at 280 ° C. or higher and prevent the condensation of the phosphorus gas contained in the exhaust gas.
[0030]
When an insulator such as alumina is used as the filter material, the same effect as described above can be obtained, for example, by applying, depositing, or affixing the resistance material to the filter. Further, a filter and a heater for heating the exhaust gas may be separately provided. In any case, if the temperature of the exhaust gas in the filter section 27 is maintained at 280 ° C. or more, it is possible to prevent the condensation of the phosphorus gas contained in the exhaust gas.
[0031]
If the phosphorus gas is liquefied or solidified in the filter section 27, yellow phosphorus may adhere to the filter and cause clogging. Therefore, in such a case, it is preferable to clean the filter unit 27. Note that yellow phosphorus has a high reactivity to an oxidizing gas such as air. Therefore, if a large amount of yellow phosphorus adheres to the filter, an explosion may occur if cleaning is performed with an oxidizing gas. Also, even if the amount of yellow phosphorus attached to the filter is small, abnormal heat generation occurs in the filter portion, and the filter may be damaged. Therefore, it is preferable to use an inert gas such as nitrogen gas or argon gas and a reducing gas such as carbon monoxide gas or propane gas for cleaning the filter.
[0032]
The exhaust gas from which dust has been almost completely removed by the filter unit 27 is then sent to the combustion chamber 11. An oxidizing gas such as air or oxygen is introduced into the combustion chamber 11, and the carbon monoxide gas contained in the exhaust gas is burned. At the same time, the phosphorus gas contained in the exhaust gas is also burned to generate phosphorus pentoxide.
[0033]
Exhaust gas containing phosphorus pentoxide is supplied to the absorption tower 12. In the absorption tower 12, a phosphoric acid aqueous solution is circulated. The exhaust gas supplied to the absorption tower 12 comes into contact with a phosphoric acid aqueous solution sprayed from above in the absorption tower 12. As a result, the phosphorus pentoxide contained in the exhaust gas is absorbed by the aqueous phosphoric acid solution and converted into phosphoric acid.
[0034]
The phosphoric acid thus generated is discharged from the absorption tower 12 as a phosphoric acid aqueous solution and stored in a phosphoric acid storage tank 13. Further, the absorption tower 12 is supplied with water in an amount corresponding to the phosphoric acid aqueous solution discharged to the phosphoric acid storage tank 13.
[0035]
On the other hand, the exhaust gas from which phosphorus pentoxide has been removed is sent to a mist collector 14, where the phosphate mist is removed. The exhaust gas from which the phosphoric acid mist has been removed is further sent to the gas cleaning tower 15. In the gas cleaning tower 15, the exhaust gas is purified by spraying water. After cleaning as described above, the exhaust gas is exhausted from the gas cleaning tower 15 to the atmosphere.
[0036]
As described above, according to this method, the solid content contained in the exhaust gas is almost completely removed by the filter 27 before the phosphorus or the phosphorus compound is recovered from the exhaust gas. Therefore, the exhaust gas supplied to the absorption tower 12 does not contain dust. Therefore, the phosphoric acid aqueous solution produced by the above method hardly contains dust. That is, according to the above method, it is possible to recover phosphorus or a phosphorus compound with high purity from a waste containing phosphorus or the phosphorus compound. In addition, since the phosphoric acid aqueous solution generated by the above method hardly contains dust, it is possible to suppress the generation of sludge in the absorption tower 12 according to the above method.
[0037]
In the first embodiment described above, the closed electric resistance type melting furnace 1 is used as the heating furnace, but an externally heated closed kiln furnace or the like may be used. Further, a mixture obtained by mixing incinerated ash and coke breeze and granulating the mixture may be used. In this case, since the amount of powder scattered in the melting furnace 1 is reduced, the dust concentration in the exhaust gas exhausted from the melting furnace 1 is also reduced. Therefore, in such a case, the dust remover 10 does not necessarily need to be provided.
[0038]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 2, members common to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0039]
FIG. 2 is a diagram schematically showing a facility for recovering phosphorus from waste according to a second embodiment of the present invention. 2 includes a closed electric resistance melting furnace 1, a dust remover 10, a filter unit 27, a condenser 20, a phosphorus storage tank 21, a combustion tower 22, an absorption tower 12, a phosphoric acid storage tank 13, and a mist collector 14. , And a gas cleaning tower 15. That is, the recovery facility shown in FIG. 2 is different from the recovery facility shown in FIG. 1 in that a condenser 20, a phosphorus storage tank 21, and a combustion tower 22 are provided instead of the combustion tower 11. In FIG. 2, the condenser 20, the phosphorus storage tank 21, the combustion tower 22, the absorption tower 12, and the phosphoric acid storage tank 13 constitute a phosphorus recovery means.
[0040]
According to the second embodiment, the recovery of phosphorus is performed, for example, by the following method. First, dust is almost completely removed from exhaust gas by using the dust remover 10 and the filter unit 27 in the same manner as described in the first embodiment.
[0041]
The exhaust gas from which dust has been almost completely removed is supplied to the condenser 20. Water is sprayed in the condenser 20, and the exhaust gas supplied to the condenser 20 is cooled by the sprayed water. As a result, the phosphorus gas contained in the exhaust gas is condensed into liquid yellow phosphorus, and is discharged from the bottom of the condenser 20 together with water. At this time, the temperature is controlled at 50 to 70 ° C. so that the yellow phosphorus does not solidify.
[0042]
The liquid yellow phosphorus discharged from the condenser 20 is sent to a phosphorus storage tank 21 after being separated from water. The liquid yellow phosphorus in the phosphorus storage tank 21 is then sprayed into the combustion tower 22 by a pump. At this time, an oxidizing gas such as air is simultaneously introduced into the combustion or the like 22 to generate phosphorus pentoxide.
[0043]
The phosphorus pentoxide generated as described above is supplied to the absorption tower 12, absorbed and converted into phosphoric acid in the same manner as described in the first embodiment, and collected as a phosphoric acid aqueous solution. Exhaust gas exhausted from the absorption tower 12 is exhausted to the atmosphere in the same manner as described in the first embodiment.
[0044]
In the above-described second embodiment, the same effects as those described in the first embodiment can be obtained. In the second embodiment, the combustion of carbon monoxide and the like is not performed, and the combustible gas such as carbon monoxide and phosphorus are separated. Therefore, the combustible gas exhausted from the condenser 20 can be reused as fuel.
[0045]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 3, members common to those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0046]
FIG. 3 is a diagram schematically showing a facility for recovering phosphorus from waste according to a third embodiment of the present invention. The recovery equipment shown in FIG. 3 mainly includes a closed electric resistance type melting furnace 1, a dust remover 10, a filter unit 27, a condenser 20, a phosphorus storage tank 21, a combustion chamber 11, a mist collector 14, and a gas cleaning tower 15. Is configured. In FIG. 3, the condenser 20 and the phosphorus storage tank 21 constitute a phosphorus recovery unit.
[0047]
According to the third embodiment, the recovery of phosphorus is performed, for example, by the following method. First, using the dust remover 10 and the filter unit 27, dust is almost completely removed by the same method as described in the first embodiment.
[0048]
The exhaust gas from which dust has been almost completely removed is supplied to the condenser 20. In the condenser 20, the phosphorus gas contained in the exhaust gas is condensed into a liquid by the same method as described in the second embodiment, and is discharged together with water from the bottom of the condenser 20. The liquid yellow phosphorus discharged from the condenser 20 is sent to a phosphorus storage tank 21 after being separated from water. In the third embodiment, the phosphorus gas is recovered as liquid yellow phosphorus.
[0049]
On the other hand, the exhaust gas from which the phosphorus gas is removed and exhausted from the condenser 20 is sent to the combustion chamber 11. An oxidizing gas such as air or oxygen is introduced into the combustion chamber 11 to burn carbon monoxide gas or the like contained in exhaust gas.
[0050]
The exhaust gas exhausted from the combustion chamber 11 is sent to the gas cleaning tower 15. In the gas cleaning tower 15, exhaust gas is purified by spraying water. After cleaning as described above, the exhaust gas is exhausted from the gas cleaning tower 15 to the atmosphere.
[0051]
In the above-described third embodiment, the same effects as those described in the first embodiment can be obtained. Further, in the third embodiment, unlike the first and second embodiments, the phosphorus compound contained in the waste can be recovered as yellow phosphorus. In the third embodiment, the exhaust gas from the condenser 20 is burned, but the exhaust gas exhausted from the condenser 20 may be reused as fuel, as in the second embodiment.
[0052]
【Example】
Hereinafter, examples of the present invention will be described.
[0053]
(Example)
Using the phosphorus recovery plant shown in FIG. 3, yellow phosphorus was recovered from sewage sludge incineration ash under the following conditions. That is, a mixture of sewage sludge incineration ash and coke powder was supplied at a rate of 100 kg / h to a closed electric resistance melting furnace 1 having an inner diameter of 700 mm and an output of 500 kW. In addition, the weight ratio of the sewage sludge incineration ash and the coke powder was set to 20: 3. In addition, a carbon filter was used as a filter of the filter unit 27, and the inside of the filter unit 27 was heated to 350 ° C. by energizing the filter.
[0054]
In the condenser 20, the exhaust gas was cooled by spraying hot water of 60 ° C., and the phosphorus gas contained in the exhaust gas was retained at the bottom of the condenser 20 as liquid yellow phosphorus. After the exhaust gas exhausted from the condenser 20 was burned using air in the combustion chamber 11, the exhaust gas was supplied to the gas cleaning tower 15 and exhausted to the atmosphere.
[0055]
During this series of operations, the temperature of the molten slag 41 and the molten metal 42 in the melting furnace 1 was maintained at 1300 to 1400 ° C., and the molten slag 41 was intermittently discharged from the melting furnace 1.
[0056]
After operating for 15 hours under the above conditions, the melting furnace 1 was charged with about 1.3 tons of sewage sludge incineration ash. After the charging of the sewage sludge incineration ash was stopped, the condenser 20 was allowed to stand still for 24 hours while maintaining the temperature in the condenser 20 at 60 ° C. to settle suspended particles in the circulating warm water. Thereafter, about 73 kg of liquid yellow phosphorus was recovered from the bottom of the condenser 20. Note that no sludge was generated in the condenser 20 and the turbidity of the circulating hot water was slight.
[0057]
The components of the sewage sludge incineration ash and the recovered yellow phosphorus subjected to the test were analyzed. The components of the sewage sludge incineration ash and the components of the recovered yellow phosphorus are shown in Tables 1 and 2 below, respectively.
[0058]
[Table 1]

[0059]
[Table 2]

[0060]
As shown in Table 2 above, the purity of the recovered yellow phosphorus was as high as 99.94%, and it was confirmed that the quality was sufficiently usable as an industrial raw material.
[0061]
(Comparative example)
Yellow phosphorus was recovered from sewage sludge incineration ash under the same conditions as in the above example except that the filter section 27 was not provided. As a result, approximately 70 kg of yellow phosphorus, which was almost the same amount as in the above example, could be recovered. However, unlike the above embodiment, a sludge layer containing dust and yellow phosphorus was formed on the liquid yellow phosphorus layer settled at the bottom of the condenser 20. The sludge produced was about 10 kg, and the sludge contained 21% by weight of yellow phosphorus.
[0062]
Next, the components of the recovered yellow phosphorus were analyzed. The results are shown in Table 3 below.
[0063]
[Table 3]

[0064]
As shown in Table 3 above, the purity of the recovered yellow phosphorus was 99.90%, which was a quality that could be used as an industrial raw material, but was lower than that in the above Examples. In addition, a large amount of suspended dust was present in the collected yellow phosphorus, and a long time was required for the filtration treatment.
[0065]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, a waste containing a phosphorus compound is heated in a reducing atmosphere together with a carbon source to generate a high-temperature gas containing phosphorus that has been vaporized, and a solid is separated from this high-temperature gas using a filter. After the removal of phosphorus, phosphorus is recovered from the hot gas as yellow phosphorus or a phosphorus compound. Therefore, mixing of the solid content in the recovered yellow phosphorus or the phosphorus compound is prevented, and generation of sludge in the process of recovering the yellow phosphorus or the phosphorus compound from the high-temperature gas is suppressed.
[0066]
Therefore, according to the present invention, there is provided an apparatus and a method capable of recovering phosphorus or a phosphorus compound with high purity from waste containing the phosphorus or the phosphorus compound. Further, according to the present invention, there is provided an equipment and a method capable of recovering phosphorus or a phosphorus compound from waste containing the phosphorus or the phosphorus compound with almost no generation of sludge.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a facility for recovering phosphorus from waste according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing a facility for recovering phosphorus from waste according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram schematically showing a facility for recovering phosphorus from waste according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Melting furnace; 2 ... Electrode; 3 ... Electrode raising / lowering device; 4 ... Power supply 5 ... Slag discharge port; 6 ... Metal discharge port; 7 ... Gas discharge port 10 ... Dust remover; 11 ... Combustion chamber; 12 ... Absorption tower; 13 phosphoric acid storage tank 14 mist collector; 15 gas washing tower; 20 condenser 21 phosphorus storage tank; 22 combustion tower; 25 supply unit 27 filter unit; 40 mixture; 41 molten slag 42 ... Molten metal

Claims

燐化合物を含有する廃棄物と炭素源とを還元性雰囲気下で加熱することにより気化された燐を含む高温ガスを発生させる加熱炉、
前記高温ガスから前記気化された燐を黄燐或いは燐化合物として回収する燐回収手段、
前記加熱炉と前記燐回収手段との間に設けられ、前記加熱炉で発生した高温ガスから固形分を除去するフィルタ、及び
前記フィルタを加熱するフィルタ加熱手段を具備することを特徴とする廃棄物から燐を回収する設備。A heating furnace for generating a high-temperature gas containing phosphorus vaporized by heating a waste containing a phosphorus compound and a carbon source under a reducing atmosphere;
Phosphorus recovery means for recovering the vaporized phosphorus from the high-temperature gas as yellow phosphorus or a phosphorus compound ,
A filter that is provided between the heating furnace and the phosphorus recovery unit and removes a solid content from the high-temperature gas generated in the heating furnace ; and
A facility for recovering phosphorus from waste, comprising a filter heating means for heating the filter .

前記加熱炉に前記廃棄物を供給する廃棄物供給手段、及び
前記加熱炉に前記炭素源を供給する炭素源供給手段をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の廃棄物から燐を回収する設備。The waste material according to claim 1, further comprising: a waste supply unit that supplies the waste to the heating furnace; and a carbon source supply unit that supplies the carbon source to the heating furnace. Equipment to collect.

前記燐回収手段は、前記高温ガスを凝縮することにより前記気化された燐を黄燐に転化する凝縮器を具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の廃棄物から燐を回収する設備。The phosphorus recovery means according to claim 1 or 2, wherein the phosphorus recovery means comprises a condenser for converting the vaporized phosphorus to yellow phosphorus by condensing the high-temperature gas. Equipment to do.

前記燐回収手段は、前記高温ガスと酸素を含むガスとを混合して前記気化された燐を五酸化燐に転化する五酸化燐生成手段と、前記高温ガスと酸素を含むガスとを混合してなる混合ガスを水と接触させることにより前記混合ガスに含まれる五酸化燐を前記水に溶解させて燐酸水溶液を生成する燐酸生成手段とを具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の廃棄物から燐を回収する設備。The phosphorus recovery means mixes the high-temperature gas and a gas containing oxygen, and mixes the high-temperature gas with a gas containing oxygen to convert the vaporized phosphorus to phosphorus pentoxide. A phosphoric acid generating means for producing a phosphoric acid aqueous solution by dissolving phosphorus pentoxide contained in said mixed gas in said water by bringing said mixed gas into contact with water. 2. A facility for recovering phosphorus from the waste according to 2.

前記加熱炉と前記フィルタとの間に、前記加熱炉で発生した高温ガスから前記固形分の一部を電気集塵により除去する集塵機をさらに具備することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の廃棄物から燐を回収する設備。The dust collector further comprising, between the heating furnace and the filter, a dust collector that removes a part of the solid content from the high-temperature gas generated in the heating furnace by electric dust collection. A facility for recovering phosphorus from the waste according to any one of the above.

前記フィルタの少なくとも一部は通電することにより発熱する抵抗材料からなり、前記フィルタの加熱は、前記フィルタの少なくとも一部に通電することにより行われることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の廃棄物から燐を回収する設備。6. The filter according to claim 1, wherein at least a part of the filter is made of a resistance material that generates heat when energized, and heating of the filter is performed by energizing at least a part of the filter. An equipment for recovering phosphorus from the waste according to any one of the preceding claims.

前記フィルタに、不活性ガス及び還元性ガスの少なくとも一方のガスを送り込むことにより前記フィルタを洗浄する洗浄手段をさらに具備することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の廃棄物から燐を回収する設備。7. The filter according to claim 1, further comprising a cleaning unit configured to wash the filter by sending at least one of an inert gas and a reducing gas to the filter. 8. Equipment for recovering phosphorus from waste.

燐或いは燐化合物を含有する廃棄物と炭素源とを還元性雰囲気中で加熱して、気化された燐を含有する高温ガスを発生させる工程、Heating a waste containing phosphorus or a phosphorus compound and a carbon source in a reducing atmosphere to generate a high-temperature gas containing vaporized phosphorus;
前記高温ガスをフィルタに通過させ、前記高温ガスから前記高温ガスに含まれる固形分をフィルタにより除去する工程、及びPassing the high-temperature gas through a filter, and removing a solid content contained in the high-temperature gas from the high-temperature gas by a filter; and
前記固形分を除去された高温ガスから、前記気化された燐を黄燐或いは燐化合物として回収する工程を具備し、Recovering the vaporized phosphorus as yellow phosphorus or a phosphorus compound from the high-temperature gas from which the solid content has been removed,
前記固形分をフィルタにより除去する工程は、前記フィルタ中で前記高温ガスの温度が２８０℃以上となるように行うことを特徴とする廃棄物から燐を回収する方法。A method of recovering phosphorus from waste, wherein the step of removing the solid content by a filter is performed so that the temperature of the high-temperature gas is 280 ° C. or higher in the filter.

燐或いは燐化合物を含有する廃棄物と炭素源とを還元性雰囲気中で加熱して、気化された燐を含有する高温ガスを発生させる工程、
前記高温ガスをフィルタに通過させ、前記高温ガスから前記高温ガスに含まれる固形分をフィルタにより除去する工程、及び
前記固形分を除去された高温ガスから、前記気化された燐を黄燐或いは燐化合物として回収する工程を具備し、
前記固形分をフィルタにより除去する工程は、前記フィルタを加熱しつつ行うことを特徴とする廃棄物から燐を回収する方法。Heating a waste containing phosphorus or a phosphorus compound and a carbon source in a reducing atmosphere to generate a high-temperature gas containing vaporized phosphorus;
Passing the high-temperature gas through a filter, and removing a solid content contained in the high-temperature gas from the high-temperature gas by a filter; comprising the step of recovering as,
The method of recovering phosphorus from waste , wherein the step of removing the solid content by a filter is performed while heating the filter .

前記フィルタの少なくとも一部は通電することにより発熱する抵抗材料からなり、前記フィルタの加熱は、前記フィルタの少なくとも一部に通電することにより行われることを特徴とする請求項９に記載の廃棄物から燐を回収する方法。The waste according to claim 9, wherein at least a part of the filter is made of a resistance material that generates heat when energized, and heating of the filter is performed by energizing at least a part of the filter. Of recovering phosphorus from coal.

前記高温ガスから燐を回収する工程は、前記高温ガスを凝縮することにより前記気化された燐を黄燐に転化することを含むことを特徴とする請求項８〜請求The method of claim 8, wherein the step of recovering phosphorus from the hot gas comprises converting the vaporized phosphorus to yellow phosphorus by condensing the hot gas. 項１０のいずれか１項に記載の廃棄物から燐を回収する方法。Item 11. A method for recovering phosphorus from the waste according to any one of Item 10.

前記高温ガスから燐を回収する工程は、The step of recovering phosphorus from the high-temperature gas,
前記高温ガスと酸素を含むガスとを混合して前記気化された燐を五酸化燐に転化すること、及びMixing the hot gas and a gas containing oxygen to convert the vaporized phosphorus to phosphorus pentoxide; and
前記高温ガスと酸素を含むガスとを混合してなる混合ガスを水と接触させることにより前記混合ガスに含まれる五酸化燐を前記水に溶解させて燐酸水溶液を生成することを含むことを特徴とする請求項８〜請求項１０のいずれか１項に記載の廃棄物から燐を回収する方法。Contacting water with a mixed gas obtained by mixing the high-temperature gas and a gas containing oxygen to dissolve phosphorus pentoxide contained in the mixed gas in the water to produce a phosphoric acid aqueous solution. The method for recovering phosphorus from the waste according to any one of claims 8 to 10.

前記固形分をフィルタにより除去する工程の前に、前記高温ガスから前記固形分の一部を電気集塵により除去する工程をさらに具備することを特徴とする請求項８〜請求項１２のいずれか１項に記載の廃棄物から燐を回収する方法。The method according to any one of claims 8 to 12, further comprising, before the step of removing the solid content by a filter, removing a portion of the solid content from the high-temperature gas by electric dust collection. A method for recovering phosphorus from the waste according to claim 1.

前記固形分の除去に使用したフィルタを、不活性ガス及び還元性ガスの少なくとも一方のガスを用いて洗浄する工程をさらに具備することを特徴とする請求項８〜請求項１３のいずれか１項に記載の廃棄物から燐を回収する方法。14. The filter according to claim 8, further comprising a step of cleaning the filter used for removing the solid content using at least one of an inert gas and a reducing gas. 3. A method for recovering phosphorus from the waste described in 1.