JPH09287033A

JPH09287033A - 酸化物を含んだ廃棄物の処理方法およびその装置

Info

Publication number: JPH09287033A
Application number: JP12567396A
Authority: JP
Inventors: Yuji Okada; 裕二岡田; Hiroichi Shirakawa; 博一白川; Masamichi Okada; 政道岡田; Toshikatsu Hara; 敏勝原; Hirohiko Sasamoto; 博彦笹本; Kazuhiro Suzuki; 和弘鈴木
Original assignee: Toyokin Co Ltd; Toyota Motor Corp; Aichi Steel Corp
Current assignee: Toyokin Co Ltd; Toyota Motor Corp; Aichi Steel Corp
Priority date: 1995-05-31
Filing date: 1996-05-21
Publication date: 1997-11-04
Also published as: CA2177766A1; CA2177766C; KR0173369B1; US5871561A; EP0745692A1; KR960041075A

Abstract

(57)【要約】【課題】亜鉛、鉛が酸化物の状態で含まれている廃棄
物から亜鉛、鉛を除去、回収する方法および装置の提
供。【解決手段】亜鉛、鉛を酸化物の状態で含んでいる廃
棄物、たとえば製鋼ダスト１に還元剤２を混ぜて、熱処
理炉３内に入れ、炉３を真空、加熱して、亜鉛、鉛を還
元し、純金属にされた亜鉛、鉛を蒸発、回収する方法お
よび装置。廃棄物と還元剤は混合され、ブリケット化さ
れて炉３に投入するのが望ましい。回収器５にはインゴ
ットケース１４を設けて、回収亜鉛、鉛をインゴット化
するのが望ましい。炉３は回転炉であることが望まし
く、間欠回転されることが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、亜鉛や鉛が酸化物
の状態で含まれている廃棄物の処理方法およびその装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】工業生産によって種々の廃棄物が発生す
るが、その中でも特に亜鉛、鉛等を含んでいる廃棄物は
安全上問題のない処理を行う必要がある。たとえば、電
気炉から発生する製鋼ダストは、通常、鉄をベースに、
亜鉛、鉛を酸化物の状態で含んでいる。たとえば、電気
炉に投入された原料が廃車のシュレッダ屑である場合、
自動車用鋼板が亜鉛メッキ鋼板のため、亜鉛を含み、燃
料タンクは鉛と錫のメッキを施されているため、鉛を含
む。亜鉛が純金属に近い状態で含まれている自動車鋼板
のプレス屑の場合は、特開平４−３４６６８１号公報に
開示されているように、亜鉛メッキ鋼板屑を真空加熱し
て亜鉛を鋼から蒸発、除去することが可能であるが、製
鋼ダスト等のように、亜鉛、鉛が酸化物の状態で含まれ
ている廃棄物は、特開平４−３４６６８１号公報の方法
では亜鉛、鉛を金属原料として回収、再利用することが
できない。亜鉛を廃棄物中から除去する方法としては他
にロータリーキルン方式により、バーナーで１２００°
Ｃ以上に加熱し、コークスあるいは石炭等とＺｎＯを還
元反応させながら除去する方法がある。しかし、極めて
高温に加熱する必要があるためにエネルギーコストがか
かり、かつＺｎが回収時に再酸化し、再利用できないと
いう問題がある。さらに、プラズマの高温処理によりＺ
ｎを蒸発させＰｂスプラッシュコンデンサでＺｎを金属
回収する方法がある。しかし、この方法もオンサイト処
理すると環境への悪影響を避けられないという問題があ
る。したがって、Ｚｎ、Ｐｂ等の重金属を含む廃棄物
は、法的規制を考慮しながら管理埋立てを行っているの
が現状である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、埋立てによる
廃棄物の処分は埋立地不足、および処分コスト大の問題
を生じ、近い将来に行きづまりを生じることが見えてい
る。また、埋立てによる廃棄物の処分は、鉄、亜鉛、鉛
等全ての材料をリサイクルせずに捨てることになるた
め、材料経済上望ましくない。本発明の目的は、亜鉛、
鉛を酸化物の状態で含んでいる廃棄物から、蒸気圧の低
い亜鉛、鉛を金属状態で回収し、亜鉛、鉛を金属原材料
としてリサイクルできる廃棄物の処理方法および装置を
提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の方法および装置はつぎの通りである。（１）亜鉛、鉛を酸化物の状態で含んでいる廃棄物と
還元剤を熱処理炉に入れる工程と、ついで、熱処理炉内
を真空にするとともに加熱し、亜鉛、鉛の酸化物をほぼ
真空中で還元するとともに純金属の状態にある亜鉛、鉛
を蒸発せしめ熱処理炉に連通させた回収器にて回収する
工程と、からなる酸化物を含んだ廃棄物の処理方法。（２）前記亜鉛、鉛を酸化物の状態で含んでいる廃棄
物と還元剤は予め混粉された後ブリケットに形成されて
いる（１）記載の酸化物を含んだ廃棄物の処理方法。（３）蒸発された亜鉛、鉛はほぼ真空とされた前記回
収器の中でいったん溶融されその後固化される（１）記
載の酸化物を含んだ廃棄物の処理方法。（４）亜鉛、鉛の再溶融が前記回収器の中でおこなわ
れ、固化が回収器とは別のインゴットケースの中で行わ
れ、前記回収器から前記インゴットケースへの亜鉛、鉛
の移行がほぼ真空中で行われる（３）記載の酸化物を含
んだ廃棄物の処理方法。（５）炉と、前記炉内のものを加熱するヒータと、亜
鉛、鉛を酸化物の状態で含んでいる廃棄物と還元剤を別
々にあるいは混ぜた状態で前記炉内に投入する廃棄物と
還元剤の投入手段と、前記炉に連通された、前記炉で蒸
発された亜鉛、鉛を凝着させて回収する回収器と、前記
炉内に連通された真空ポンプと、からなる酸化物を含ん
だ廃棄物の処理装置。（６）前記炉が回転炉からなる（５）記載の酸化物を
含んだ廃棄物の処理装置。（７）前記回転炉が間欠回転炉からなる（６）記載の
酸化物を含んだ廃棄物の処理装置。

【０００５】上記（１）の酸化物を含んだ廃棄物の処理
方法では、廃棄物とともに還元剤を熱処理炉内に入れる
ので、炉内を真空加熱したときに、廃棄物のうち酸化亜
鉛、酸化鉛は真空中にもかかわらず還元剤により還元さ
れ、それぞれ純金属の亜鉛、鉛になる。そして、亜鉛、
鉛はそれぞれの真空下での沸点（大気圧下での沸点より
はるかに低い）で蒸発し、熱処理炉に連通した回収器で
凝着して回収される。亜鉛、鉛はそれぞれの金属原料と
してリサイクルされる。熱処理炉内には、亜鉛、鉛の除
去された残渣が残る。また、鉄を多く含んだ廃棄物を処
理した時、あるいは鉄系還元剤を用いて処理した時に残
る残渣は鉄を多く含んでいるため、熱処理炉からとり出
し、電気炉に投入され、鋼原料としてリサイクルされ
る。上記（２）の酸化物を含んだ廃棄物の処理方法で
は、亜鉛、鉛を酸化物の状態で含んでいる廃棄物と還元
剤が予め混粉された後ブリケットに形成されているの
で、細かいダストあるいは還元剤がポンプやシール部へ
侵入しない。上記（３）の酸化物を含んだ廃棄物の処理
方法では、蒸発された亜鉛、鉛はほぼ真空とされた回収
器の中でいったん溶融されその後固化されるので、回収
金属（亜鉛、鉛等）はインゴット化される。上記（４）
の酸化物を含んだ廃棄物の処理方法では、溶融亜鉛、鉛
のインゴットケースへの移行がほぼ真空中で行われるの
で、溶融亜鉛、鉛の再酸化を防止することができる。上
記（５）の酸化物を含んだ廃棄物の処理装置では、上記
（１）の酸化物を含んだ廃棄物の処理方法に準じる作用
がある。上記（６）の酸化物を含んだ廃棄物の処理装置
では、炉が回転炉からなるので、連続処理が可能にな
り、炉の回転により攪拌も可能になる。上記（７）の酸
化物を含んだ廃棄物の処理装置では、炉が間欠回転炉か
らなるので、還元剤が表面に出にくくなり、還元剤のみ
が先に反応することが防止される。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下に、酸化物を含んだ廃棄物と
して鋼の製造時に発生する製鋼ダストを例にとって説明
する。ただし、酸化物を含んだ廃棄物は製鋼ダストに限
るものではなく、たとえば廃車のシュレッダーダストな
どであってもよい。図１は本発明の第１、２、４実施例
の酸化物を含んだ廃棄物の処理方法を実施する装置を示
し、図２は本発明の第３実施例の酸化物を含んだ廃棄物
の処理方法を実施する装置を示し、図３は本発明の第４
実施例の酸化物を含んだ廃棄物の処理方法で用いられる
還元剤の成分を示し、図４は本発明の第５実施例の酸化
物を含んだ廃棄物の処理方法で用いられるブリケットを
投入して処理を行っている状態にある本発明の第８実施
例の酸化物を含んだ廃棄物の処理装置を示し、図５、図
６は本発明の第６実施例の酸化物を含んだ廃棄物の処理
方法を実施する装置を示し、図７は本発明の第７実施例
の酸化物を含んだ廃棄物の処理方法を実施する装置を示
している。本発明の全実施例にわたって共通する構成部
分には全実施例にわたって同じ符号を付してある。

【０００７】まず、本発明の全実施例にわたって共通す
る方法および装置の構成、作用を、たとえば図１を参照
して説明する。本発明実施例の酸化物を含んだ廃棄物の
処理方法は、鉄をベースに亜鉛、鉛を酸化物の状態で含
んでいる廃棄物（たとえば、製鋼ダスト）１と還元剤２
を熱処理炉３に入れる第１の工程と、ついで、熱処理炉
３内を真空ポンプ４にてほぼ真空にするとともに加熱
し、亜鉛、鉛の酸化物をほぼ真空中で還元するとともに
蒸気圧の低い純金属の状態にある亜鉛、鉛を蒸発せし
め、熱処理炉３に連通させた回収器５にて回収する第２
の工程と、からなる。また、本発明実施例の酸化物を含
んだ廃棄物の処理装置は、炉（熱処理炉）３と、炉３内
のものを加熱するヒータ９と、亜鉛、鉛を酸化物の状態
で含んでいる廃棄物と還元剤を別々に、あるいは混ぜた
状態で、炉３内に投入する廃棄物と還元剤の投入手段１
０（図４）と、炉３に連通された、炉３で蒸発された亜
鉛、鉛を凝着させて回収する回収器５と、炉３内に連通
された真空ポンプ４と、からなる。

【０００８】電気炉からの製鋼屑ダスト１は、電気炉に
投入された原料がたとえば廃車のシュレッダ屑からなる
場合、自動車ボデー鋼板は亜鉛メッキ鋼板のため生成さ
れる製鋼ダスト中には亜鉛を含み、自動車の燃料タンク
は鉛と錫のメッキが施されているため製鋼ダスト中には
鉛を含む結果となる。そして、製鋼ダスト１中の亜鉛、
鉛は、それぞれ酸化亜鉛、酸化鉛となっている。製鋼ダ
スト中の代表成分の一例を表１の中段のダスト欄に示
す。

【０００９】

【表１】

【００１０】供試材から亜鉛（Ｚｎ）などを金属状態で
回収する方法として還元剤を用いることなく真空熱処理
炉で処理する方法がある（特開平４−３４６６８１
号）。そこで、上記ダストについても同様な処理を試験
した。処理後の残渣の成分を分析した結果を表１の下段
の真空テスト欄に示す。供試材は５０ｋｇ使用し、処理
条件は温度が８５０°Ｃ、圧力が０．０６Ｔｏｒｒ、処
理時間は６時間であった。この結果からわかるように、
酸化物状態にある亜鉛、鉛を含む製鋼ダストは、真空処
理を行っても組成は変化せず、亜鉛、鉛を金属状態で回
収できない。そこで本発明の処理方法では酸化物状態に
ある亜鉛、鉛を還元するために、還元剤２を用いる。還
元剤２は、製鋼ダスト中に酸化物状態にて存在している
亜鉛、鉛を金属状態の亜鉛、鉛にするために製鋼ダスト
１に混ぜられる。還元剤２は、熱処理炉３内が真空状態
にあるにかかわらず、よく混合、接触して還元作用を示
すように、粉状、粒状、小片状、または蒸気状、液状の
ものが望ましい。ただし、ポンプやシール部への侵入を
防止するには、予め製鋼ダスト１と混粉し、ブリケット
状としたものを熱処理炉３内に投入することが望まし
い。

【００１１】熱処理炉３は、ヒータ９を備えており、熱
処理炉３内で還元されて純金属状態にある亜鉛、鉛を真
空下でのそれぞれの沸点以上の温度（たとえば、６００
°Ｃ〜１１００°Ｃ）にほぼ真空状態にて（主に輻射と
材料間の熱伝導にて）加熱する。このヒータ９は、還元
剤２が固体の場合はたとえばカーボンヒータからなり、
還元剤２が水蒸気の場合はたとえばラジアントチューブ
型ヒータ（耐熱性チューブ内に火炎が噴射され被加熱物
を輻射伝熱で加熱するタイプのヒータ）からなる。カー
ボンヒータの場合、ほぼ真空中のためヒータは燃焼せ
ず、ラジアントチューブ型ヒータの場合、水、水蒸気と
ヒータとが反応することはない。また、真空度について
は、純金属状態に還元された炉内ダストが再び炉内酸素
と高温下で反応して酸化しないように１０Ｔｏｒｒより
高真空とされることが望ましく、たとえば約０．０６Ｔ
ｏｒｒとされることが望ましい（ただし、１Ｔｏｒｒ＝
１．３３３２２×１０²Ｐａ）。加熱保持時間は、ダス
トがほぼ均一な温度に加熱され、かつ亜鉛、鉛がほぼ完
全に蒸発するように、約３０分以上とされることが望ま
しい。ただし、長時間の保持はダスト処理効率を低下さ
せるので、最大は約１０時間、実用的には約６時間以下
とされることが望ましい。

【００１２】上記共通構成の作用としては、還元剤２を
入れて真空加熱するので、製鋼ダスト１中のＺｎＯ、Ｐ
ｂＯは還元剤２によって還元されてＺｎ、Ｐｂとなり、
純金属状態になる。ＺｎＯ、ＰｂＯは沸点が高く、真空
下で約１５００°Ｃに加熱しても蒸発しないが、純金属
状態にあるＺｎ、Ｐｂは約０．０６Ｔｏｒｒ真空下で６
００°Ｃ以上に加熱すると蒸発し、除去される。約０．
０６Ｔｏｒｒの真空、６００°Ｃ以上の加熱能力をもつ
熱処理炉３は、試験規模（約３００ｋｇ廃棄物が収容可
能なもの）では容易に製作でき、実用規模でも合理的コ
ストで製作可能なものである。蒸発した亜鉛、鉛は、約
４００°Ｃの回収器５の内面に金属状態で凝着し、回収
され、純度の高い亜鉛、鉛それぞれの原料として、リサ
イクルされる。表２には表１の成分をもつ製鋼ダストを
還元剤で処理した（たとえば、鉄系還元剤である研磨屑
を使用して処理し、さらに炭素系還元剤である古タイヤ
を用いて連続処理した）結果、得られた回収物成分を示
す。また、亜鉛、鉛が除去された製鋼ダストは製鋼原料
として電気炉に投入され、リサイクルされる。

【００１３】

【表２】

【００１４】つぎに、本発明の各実施例に特有な方法と
その作用を説明する。本発明の第１実施例では、図１に
示す装置を使用し、還元剤として、鉄系還元剤２Ａであ
る切削屑を用いた。表３の上段にその成分を示す。ダス
ト１と切削屑の重量比は１：１とした。なお、鉄系還元
剤２Ａとしては、鋼、酸化鉄（ＦｅＯ、Ｆｅ₂Ｏ₃）、
切削屑や研磨屑中の鉄（鉄＋ＳｉＯ₂、ＭｇＯ等９００
°Ｃ以上に温度を上げても環境汚染上問題を生じない酸
化物）、鋳鉄、等の粉、粒、小片等を用いることができ
る。本発明の処理方法において、鉄系還元剤を用いた場
合に起きる還元反応はつぎの通りである。Ｆｅ＋（Ｚｎ、Ｐｂ）Ｏ→（Ｚｎ、Ｐｂ）＋ＦｅＯこの反応により、ＺｎＯ、ＰｂＯは還元され、金属状態
のＺｎ、Ｐｂとなる。金属状態のＺｎ、Ｐｂは６００°
Ｃ以上、１０Ｔｏｒｒより高真空の条件で蒸発するた
め、図１において回収器５を約４００°Ｃ以下に設定す
ることにより、金属状態で凝固、回収することが可能で
ある。なお、鉄系還元剤を用いた場合の処理中の温度と
しては、８００°Ｃ以上とすることが望ましい。なぜな
ら、これより温度が低くなると還元反応が遅くなり、得
られる除去率が低下するからである。

【００１５】テスト条件を９００°Ｃで１Ｔｏｒｒ、処
理時間を２時間とし、製鋼ダスト１と還元剤２Ａを事前
に十分にミキシングし処理後に残された残渣の成分分析
結果を表３に示す。表３から鉄系還元剤として切削屑を
用いることにより、Ｚｎ、Ｐｂを除去できることが確認
された。切削屑、研磨屑、鋳鉄屑、屑鉄酸化物等、従来
コストをかけて廃棄していたものを、還元剤として利用
し、自身も処理後の残渣の中に混入して、製鋼原料とし
て再利用されるので、還元剤をわざわざ購入しなくても
よくかつコストをかけて廃棄する必要もなくなり、工業
的価値が大きい。

【００１６】

【表３】

【００１７】本発明の第２実施例では、図１に示す装置
を使用し、還元剤として、炭素系還元剤２Ｂである活性
炭素粒剤（炭素含有率９９％以上）を用いた。製鋼ダス
ト１と活性炭素粒剤の混合比（重量比）は１：１とし
た。なお、炭素系還元剤２Ｂとしては、カーボンブラッ
ク、炭、活性炭、おが屑、木屑、古タイヤ等を用いるこ
とができる。本発明の処理方法において、炭素系還元剤
を用いた場合に起きる還元反応はつぎの通りである。Ｃ＋（Ｚｎ、Ｐｂ）Ｏ→（Ｚｎ、Ｐｂ）＋ＣＯＣＯ＋（Ｚｎ、Ｐｂ）Ｏ→（Ｚｎ、Ｐｂ）＋ＣＯ₂ この反応により、ＺｎＯ、ＰｂＯは還元され、金属状態
のＺｎ、Ｐｂとなる。金属状態のＺｎ、Ｐｂは６００°
Ｃ以上、１０Ｔｏｒｒより高真空の条件で蒸発するた
め、図２において回収器５を約４００°Ｃ以下に設定す
ることにより、金属状態で凝固、回収することが可能で
ある。なお、炭素系還元剤を用いた場合の処理中の温度
としては、７００°Ｃ以上とすることが望ましい。これ
より温度が低くなると還元反応が非常に遅くなり、得ら
れる除去率が低下するためである。

【００１８】テスト条件を７５０°Ｃで０．１５Ｔｏｒ
ｒ、処理時間を６時間とし、ダスト１と還元剤２を事前
に十分にミキシングし、処理後に残された残渣の成分分
析結果を表４に示す。表４から炭素系還元剤として活性
炭素粒剤を用いることにより、Ｚｎ、Ｐｂを除去できる
ことが確認された。本実施例では活性炭を用いた実施例
を示したが、他におが屑、木屑、古タイヤ等も使用可能
である。これらのものは、従来コストをかけて廃棄して
いたものであり、還元剤として利用できれば、還元剤を
わざわざ購入しなくてよくかつコストをかけて廃棄する
必要もなくなり、工業的価値が大きい。

【００１９】

【表４】

【００２０】本発明の第３実施例では、図２に示すよう
に還元剤には、水または水蒸気（Ｈ ₂Ｏ）２Ｃが用いら
れる。この場合は、水とヒータとの反応を防止するた
め、ヒータ９にはラジアントチューブ型ヒータが用いら
れる。６は水注入パイプ、７は弁を示す。試験機は３０
０ｋｇのダストが処理可能な熱処理炉３に、製鋼ダスト
１を金属製バケット８に入れて挿入し、真空ポンプ４に
て炉内を真空にし、ヒータ９にて加熱する。試験として
は、８５０°Ｃ、圧力０．０６Ｔｏｒｒまで加熱減圧し
た炉３の中に水２Ｃを、ダスト１００ｇにつき水３ｃｃ
の割合で、入れ、その際１Ｔｏｒｒまで復圧したが、再
度０．０６Ｔｏｒｒまで減圧したのち、常温常圧まで戻
した。この一連のテストに６時間費やした。この工程に
より、表５に示すように、ダスト１中のＺｎ、Ｐｂを蒸
発、除去できるとともに、回収器５には金属状態のＺ
ｎ、Ｐｂが回収できることがわかった。還元剤の水は入
手がきわめて容易であり、水を炭素分と反応させればＣ
Ｏを生じて還元作用を促進できるので、利用価値大であ
る。

【００２１】

【表５】

【００２２】次に本発明が前記した様々な還元剤で処理
可能であることを示す別の実施例（第４実施例）につい
て説明する。表６および図３（図３の最上欄のタイヤ屑
の例と表６は同じものを示している）はその結果を示し
たものであり、還元剤の種類、処理温度、製鋼ダストの
処理前後のＺｎ含有率と除去率を示したものである。カ
ーボン系還元剤では、図３に示すように、ダスト６０
ｇ＋タイヤ屑４０ｇ、９００℃で、Ｚｎ除去率が９６．
５７％、ダスト４０ｇ＋木屑６０ｇ、９００℃で、Ｚ
ｎ除去率が９１．１４％、ダスト４０ｇ＋タイヤ屑６
０ｇ、９００℃で、Ｚｎ除去率が９０．８６％、ダス
ト６０ｇ＋木屑４０ｇ、９００℃で、Ｚｎ除去率が７
６．００％、ダスト１００ｇ＋カーボンブラック２０
ｇ、７５０℃でＺｎ除去率が９４．０２％、ダスト５
０ｇ＋活性炭２０ｇ、７５０℃でＺｎ除去率が９３．５
２％、であった。また、鉄系還元剤では、図３に示すよ
うに、ダスト４０ｇ＋鉄粉８０ｇ、９００℃で、Ｚｎ
除去率が９９．９１％、ダスト５０ｇ＋ホットスカー
ファー屑（切削屑）５０ｇ、９００℃で、Ｚｎ除去率が
９９．８９％、ダスト５０ｇ＋ＦＣＧ（鋳鉄屑）５０
ｇ、９００℃で、Ｚｎ除去率が９９．４４％、ダスト
６０ｇ＋鉄粉４０ｇ、９００℃で、Ｚｎ除去率が９９．
４２％、ダスト５０ｇ＋ショット屑５０ｇ、９００℃
で、Ｚｎ除去率が９９．２０％、ダスト４０ｇ＋鉄粉
８０ｇ、７５０℃で、Ｚｎ除去率が８０．２３％、ダ
スト６０ｇ＋鉄粉４０ｇ、７５０℃で、Ｚｎ除去率が３
６．２８％、ダスト５０ｇ＋ＦＣＧ５０ｇ、７５０℃
で、Ｚｎ除去率が３０．９５％、であった。なお、試験
に用いた装置は前記した第１、第２実施例と同様であ
り、処理は全て処理時間２時間、真空度１Ｔｏｒｒの条
件で行った。

【００２３】

【表６】

【００２４】表６および図３からわかるように、本発明
は様々な種類の還元剤が使用可能であり、適切な条件で
行うことにより、９０％以上の高い除去率が得られるこ
とが明らかである。また、鉄系還元剤を用いた場合は、
７５０°Ｃの温度では若干除去率が低下することがわか
る。すなわち、より高い処理温度（たとえば、８００
℃）で行った方が高い除去率が得られ、望ましい結果を
得ることができる。

【００２５】本発明の第５実施例では、図４に示すよう
に、亜鉛、鉛を酸化物の状態で含んでいる廃棄物と還元
剤は予め混粉された後固めてブリケット１１に形成され
ており、ブリケットの状態で投入手段であるホッパー１
０から、炉３内に投入される。製鋼ダストは細かく１ｍ
ｍ以下のサイズのパウダー状であるため、トラック等に
よる運搬に不適である。そのため、特殊トラックによる
運搬となり、運搬費用が高くなる。また、細かいパウダ
ー状廃棄物は真空炉のシール面や真空ポンプに付着し、
シール劣化やポンプ性能悪化を引き起こす。しかし、本
発明実施例のように、ブリケット状にすることによっ
て、これらの問題は解決される。ただし、運搬上の問題
を解決するには、ダスト発生工場でブリケット化する。
圧縮によってブリケット化する場合にはダストと還元剤
が高い接触率で接触するため、安定した反応が得られ
る。

【００２６】ブリケット化方法は、プレス機のように高
い圧力が得られる場合には、ダストをプレス機でプレス
することにより行う。また、低い圧力しか利用できない
場合には、ダストにバインダーを混ぜて成形する。バイ
ンダーはダスト量（容積）の５から１５％添加する。５
％未満の場合は、バインダーが少な過ぎて成形が難し
く、１５％を越えると、バインダーが蒸発するため、ブ
リケットの強度が低く成り過ぎる。バインダーとして
は、澱粉やベントナイトが望ましいが、有機系材料であ
るフェノールやフラン、水ガラスなどでもよい。澱粉や
ベントナイトであれば、処理中に揮発した場合でも問題
ないが、有機系材料であれば、煙や臭気などが問題にな
ることもあるので、その場合は、処理プラントに排気装
置が必要になる。

【００２７】本発明の第６実施例では、図５、図６に示
すように、炉３で蒸発された亜鉛、鉛はほぼ真空とされ
た回収器５の中で溶融され、その後固化されインゴット
にされる。インゴットにすると、その後の回収金属の利
用に便利であるからである。回収器５にはヒータ１２と
水冷管１３とが設けられており、回収器温度を制御でき
るようになっている。また、回収器５の底部にはインゴ
ットケース１４が設けられている。インゴットケース１
４と回収器５の本体部分との連結はフランジ結合で、図
６に示すように、その部分にメタルガスケット１５が介
装されている。炉３内で蒸発された亜鉛、鉛は回収器５
に導かれるが、ヒータ１２と水冷管１３と回収器５内を
１００〜５００°Ｃに管理することにより、蒸発亜鉛、
鉛は溶融状態とされて（亜鉛、鉛が凝着している場合は
再溶融されて、亜鉛、鉛が溶融している場合はそのま
ま）、インゴットケース１４内に流れ落ち、インゴット
ケース１４内で固まり、インゴットとなる。

【００２８】本発明の第７実施例では、図７に示すよう
に、炉３で蒸発された亜鉛、鉛はほぼ真空とされた回収
器５の中でいったん溶融され、その後固化されインゴッ
トににされる。前記したようにインゴットにすると、そ
の後の回収金属の利用に便利であるからである。回収器
５には高周波コイル１６と水冷管１３とが設けられてお
り、回収器温度を制御できるようになっている。また、
回収器５の底部にはインゴットケース１４が設けられて
いる。回収器５とインゴットケース１４とは分離してい
る。そして、回収器５とインゴットケース１４とは内部
をほぼ真空とされる真空ケーシング１７の中に収められ
ており、回収器５とインゴットケース１４との間の隙間
を通してエアが回収器５や炉３の中に入って亜鉛、鉛を
再酸化することを防止している。炉３内で蒸発された亜
鉛、鉛は回収器５に導かれるが、高周波コイル１６と水
冷管１３と回収器５内を１００〜５００°Ｃに管理する
ことにより、蒸発亜鉛、鉛は溶融状態とされて（亜鉛、
鉛が凝着している場合は再溶融されて、亜鉛、鉛が溶融
している場合はそのまま）、インゴットケース１４内に
流れ落ち、インゴットケース１４内で固まり、インゴッ
トとなる。

【００２９】本発明の第８実施例では、図４に示すよう
に、炉３は一端が開放している回転炉からなり、軸受１
８により回転可能に支持されている。回転炉３のため、
材料が攪拌され、その結果、材料の混合、材料の均一加
熱、速やかな材料の加熱が可能となる。炉３は静止部材
の断熱ケーシング１９内に収められており、炉３の外部
からヒータ９により（たとえば、７００°Ｃ以上に）加
熱される。ホッパー１０からの廃棄物と還元剤のブリケ
ット１１は、ホッパー１０の下部に設けたバルブ２０を
開にした時、断熱ケーシング１９を貫通するダクトを通
して炉開放端から炉３内に投入される。断熱ケーシング
１９内、回収器５内は真空ポンプ４によりほぼ真空（た
とえば、１０Ｔｏｒｒ以下）にされる。さらに詳しく
は、温度が７００°Ｃの場合、圧力は１０^-2Ｔｏｒｒ以
下が望ましく、圧力が１０Ｔｏｒｒの場合は、温度は９
００°Ｃ以上が望ましい。炉３は回転駆動装置２３によ
って回転駆動される。この回転駆動装置は、回転速度を
低くするたに、間欠回転駆動装置とさるのが望ましい。
その理由は、回転が速いと、ダスト、還元剤が非ブリケ
ット状の場合、比重差で還元剤が表面に出やすくなり、
還元剤のみ先に反応するので、それを防止するためであ
る。基本的には、１５分に１／４回転程度の動きであれ
ば十分攪拌できるとともに、還元剤だけが浮きでること
を防止できる。回転数については、処理の間に２〜３回
転すればよい。炉３の内面にはスパイラル状のフィン２
４が設けられており、フィン２４は炉３が回転した時に
内部に投入された材料を出口に向かって送る。炉３が回
転炉からなること、およびフィン２４で材料を自動送り
すること、により、材料の連続処理が可能になる。

【００３０】炉３の出口から回収器５までの通路の途中
に、亜鉛、鉛を除去された残りの鉄系材料を取り出す通
路２１が分岐しており、その通路２１に設けたバルブ２
２を開いて鉄系材料を取り出し、鉄源としてリサイクル
する。亜鉛、鉛は回収器５に回収される。

【００３１】以上，本発明の特徴を製鋼ダストを処理す
る実施例によって説明したが、本発明は、他の廃棄物、
たとえば、溶解スラグについても製鋼ダストと同様な処
理が可能である。また、本発明はそれ以外の重金属を含
んだ産業廃棄物や一般廃棄物、セメント原料などの処理
にも適用できる。

【００３２】

【発明の効果】請求項１の方法によれば、還元剤を投入
して廃棄物を真空加熱するので、亜鉛、鉛の酸化物を還
元して純金属状態にして蒸発、回収でき、廃棄物中に含
まれる亜鉛、鉛の大部分を金属原材料として回収、リサ
イクルすることが可能になる。請求項２の方法によれ
ば、上記請求項１の効果に加うる効果として、亜鉛、鉛
を酸化物の状態で含んでいる廃棄物と還元剤が予め混粉
された後ブリケットに形成されるので、細かいダストあ
るいは還元剤の、ポンプやシール部への侵入を防止でき
る。請求項３の方法によれば、上記請求項１の効果に加
うる効果として、蒸発された亜鉛、鉛はほぼ真空とされ
た回収器の中でいったん溶融されその後固化されるの
で、回収金属（亜鉛、鉛等）をインゴット化することが
できる。請求項４の方法によれば、上記請求項１の効果
に加うる効果として、溶融亜鉛、鉛のインゴットケース
への移行がほぼ真空中で行われるので、溶融亜鉛、鉛の
再酸化を防止することができる。請求項５の装置によれ
ば、請求項１の方法により得られる効果に準じる効果が
得られる。請求項６の装置によれば、上記請求項５の効
果に加うる効果として、炉が回転炉からなるので、連続
処理が可能になり、炉の回転により攪拌も可能になる。
請求項７の装置によれば、上記請求項６の効果に加うる
効果として、炉が間欠回転炉からなるので、還元剤が表
面に出にくくなり、還元剤のみが先に反応することを防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１、２、４実施例に係る酸化物を含
んだ廃棄物の処理方法を実施する装置の概略断面図であ
る。

【図２】本発明の第３実施例に係る酸化物を含んだ廃棄
物の処理方法を実施する装置の概略断面図である。

【図３】本発明の第４実施例に係る酸化物を含んだ廃棄
物の処理方法の試験結果を示すグラフである。

【図４】本発明の第５実施例の方法で用いるブリケット
化された材料を示した、本発明の第８実施例に係る酸化
物を含んだ廃棄物の処理装置の概略断面図である。

【図５】本発明の第６実施例に係る酸化物を含んだ廃棄
物の処理方法を実施する装置の概略断面図である。

【図６】図５の装置の回収器とインゴットケースとの接
続部の拡大断面図である。

【図７】本発明の第７実施例に係る酸化物を含んだ廃棄
物の処理方法を実施する装置の概略断面図である。

【符号の説明】

１酸化物を含んだ廃棄物、たとえば製鋼ダスト２還元剤３熱処理炉４真空ポンプ５回収器９ヒータ１０材料投入手段（ホッパー）１１ブリケット１２ヒータ１３水冷管１４インゴットケース１５メタルガスケット１６高周波コイル１７ケーシング１９断熱材ケーシング２０、２２バルブ２３回転駆動手段２４フィン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者白川博一愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者岡田政道愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者原敏勝愛知県東海市荒尾町ワノ割１番地愛知製鋼株式会社内 (72)発明者笹本博彦愛知県東海市荒尾町ワノ割１番地愛知製鋼株式会社内 (72)発明者鈴木和弘愛知県豊田市鴻ノ巣町３丁目33番地トヨキン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】亜鉛、鉛を酸化物の状態で含んでいる廃
棄物と還元剤を熱処理炉に入れる工程と、ついで、熱処理炉内を真空にするとともに加熱し、亜
鉛、鉛の酸化物をほぼ真空中で還元するとともに純金属
の状態にある亜鉛、鉛を蒸発せしめ熱処理炉に連通させ
た回収器にて回収する工程と、からなる酸化物を含んだ
廃棄物の処理方法。
【請求項２】前記亜鉛、鉛を酸化物の状態で含んでい
る廃棄物と還元剤は予め混粉された後ブリケットに形成
されている請求項１記載の酸化物を含んだ廃棄物の処理
方法。
【請求項３】蒸発された亜鉛、鉛はほぼ真空とされた
前記回収器の中でいったん溶融され、その後固化される
請求項１記載の酸化物を含んだ廃棄物の処理方法。
【請求項４】亜鉛、鉛の再溶融が前記回収器の中でお
こなわれ、固化が回収器とは別のインゴットケースの中
で行われ、前記回収器から前記インゴットケースへの亜
鉛、鉛の移行がほぼ真空中で行われる請求項３記載の酸
化物を含んだ廃棄物の処理方法。
【請求項５】炉と、前記炉内のものを加熱するヒータと、亜鉛、鉛を酸化物の状態で含んでいる廃棄物と還元剤を
別々にあるいは混ぜた状態で前記炉内に投入する廃棄物
と還元剤の投入手段と、前記炉に連通された、前記炉で蒸発された亜鉛、鉛を凝
着させて回収する回収器と、前記炉内に連通された真空ポンプと、からなる酸化物を
含んだ廃棄物の処理装置。
【請求項６】前記炉が回転炉からなる請求項５記載の
酸化物を含んだ廃棄物の処理装置。
【請求項７】前記回転炉が間欠回転炉からなる請求項
６記載の酸化物を含んだ廃棄物の処理装置。