JP2001107278A - Method and device for treating harmful metal- contaiining salts - Google Patents

Method and device for treating harmful metal- contaiining salts

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JP2001107278A
JP2001107278A JP28855699A JP28855699A JP2001107278A JP 2001107278 A JP2001107278 A JP 2001107278A JP 28855699 A JP28855699 A JP 28855699A JP 28855699 A JP28855699 A JP 28855699A JP 2001107278 A JP2001107278 A JP 2001107278A
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metal
salts
electrolytic cell
harmful
electrolysis
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Japanese (ja)
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Yoshiaki Umetsu
良昭 梅津
Takuya Shinagawa
拓也 品川
Keisuke Nakahara
啓介 中原
Hiroshi Yamamoto
浩 山本
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for treating harmful metal-containing salts capable of simplifying the constitution of the treating device without requiring the execution of increasing the salts to be treated and to provide a device therefor. SOLUTION: A treating device provided with an electrolytic cell 10 having an anode 12a and a cathode 12b, a heating means 15 for charged materials and a stirring means 14 for the melted charged materials, and in which the charged materials are held to the melted state and a DC power source device 11 applying DC voltage to the space between both poles is used, harmful metal- containing salts and a metal having a decomposition potential baser than that of the metal as the object for removal are charged to the electrolytic cell 10 and are held to the melted state, applying voltage is set to the value capable of obtaining the decomposition potential of the base metal, and electrolysis is executed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、有害金属を含む塩
類を無害化するための処理技術に関する。
The present invention relates to a treatment technique for detoxifying salts containing harmful metals.

【0002】[0002]

【従来の技術】都市ごみや産業廃棄物などを焼却した際
に発生する焼却残渣はその多くが埋め立て処分されてい
るが、埋め立て地の確保が困難になるにしたがって、そ
の減容化が要望されるようになってきた。又、焼却残渣
のうち、焼却炉から飛散して集塵機で捕集された灰(焼
却飛灰)には鉛やカドミウムなどの有害な重金属が含ま
れているので、その廃棄処分に際しては、重金属を無害
化する処理をしなければならない。このため、近年、焼
却残渣の減容化と無害化を同時に行うことができる処理
方法として、焼却残渣を溶融する処理が行われている。
2. Description of the Related Art Most of the incineration residues generated when municipal waste and industrial waste are incinerated are disposed of in landfills. However, as it becomes difficult to secure landfill sites, it is required to reduce the volume. It has become. Also, among the incineration residues, ash scattered from the incinerator and collected by the dust collector (incineration fly ash) contains harmful heavy metals such as lead and cadmium. It must be treated to make it harmless. For this reason, in recent years, as a treatment method capable of simultaneously performing volume reduction and detoxification of incineration residues, a process of melting incineration residues has been performed.

【0003】この焼却残渣を溶融する処理技術として
は、電気抵抗式の溶融炉や誘導加熱式の溶融炉を使用す
る方法がある。例えば、電気抵抗式の溶融炉を使用する
方法においては、炉内に焼却残渣の溶融物を滞留させて
おき、この溶融物に通電して加熱しながら、その上に焼
却残渣を装入して溶融させる。このようにして溶融処理
が行われる溶融炉内においては、装入される焼却飛灰中
に塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウムなど
の塩類が多量に含まれているので、炉内に溶融物が滞留
している間に、その成分が分離し、比重差によって溶融
スラグの層と溶融塩の層が生成する。そして、溶融物の
排出に際しては、溶融塩と溶融スラグの分別排出が行わ
れる。
As a processing technique for melting this incineration residue, there is a method using an electric resistance type melting furnace or an induction heating type melting furnace. For example, in a method using an electric resistance type melting furnace, a melt of the incineration residue is retained in the furnace, and the melt is charged while heating by supplying electricity to the melt. Let melt. In the melting furnace in which the melting process is performed in this manner, the incinerated fly ash charged contains a large amount of salts such as sodium chloride, potassium chloride, and calcium chloride. During the stagnation, the components separate and a layer of molten slag and a layer of molten salt form due to the difference in specific gravity. In discharging the molten material, the molten salt and the molten slag are separately discharged.

【0004】このようにして排出された溶融物のうち、
溶融スラグは、固化されたのち、骨材などとして利用さ
れたり、埋め立て処分されたりする。しかし、溶融塩に
は焼却飛灰に含まれていた重金属が水溶性の形態で含ま
れているので、その処分に際しては、再び、無化処理を
しなければならない。
[0004] Of the melt discharged in this way,
After the molten slag is solidified, it is used as an aggregate or landfilled. However, since the molten salt contains heavy metals contained in the incineration fly ash in a water-soluble form, it must be subjected to a deactivation treatment again at the time of disposal.

【0005】上記塩類の無害化処理を行う従来技術とし
ては、特開昭60−61087号公報に記載された方法
がある。この方法においては、溶融炉から排出された塩
類を水に溶解し、その水溶液を調製する。そして、この
水溶液に苛性ソーダを加えてアルカリ性にした後、キレ
ート剤を加えて微量の重金属をも沈殿させ、これを濾過
して重金属を含む沈殿物を分離し、除去する。一方、重
金属が除去された水溶液につては、冷却操作及び蒸発操
作による晶析処理が行われ、溶解している塩類の取り出
しが行われる。
As a conventional technique for detoxifying the salts, there is a method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-61087. In this method, salts discharged from a melting furnace are dissolved in water to prepare an aqueous solution thereof. Then, after adding caustic soda to the aqueous solution to make it alkaline, a chelating agent is also added to precipitate a small amount of heavy metal, and this is filtered to separate and remove a precipitate containing heavy metal. On the other hand, the aqueous solution from which the heavy metals have been removed is subjected to a crystallization treatment by a cooling operation and an evaporation operation, and the dissolved salts are taken out.

【0006】又、別の処理技術においては、溶融炉から
排出された塩類を水溶液にした後、この水溶液を電解し
て重金属を析出させる除去方法が採用されている。
In another processing technique, a method is employed in which salts discharged from a melting furnace are converted into an aqueous solution, and then the aqueous solution is electrolyzed to precipitate heavy metals.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
においては、溶融炉から排出された塩類に水を加えて水
溶液にしてしまうので、処理量が増大し、設備が大型に
なる。又、重金属を除去した後の水溶液の処分に際して
は、水溶液中から塩類を取り出さなければならないの
で、晶析操作を行わなければならない。このため、その
処理に際しては、晶析装置、濾過装置などの装置をも備
えなければならず、処理設備全体が非常に複雑になる。
又、さらに、多量の動力や副資材が消費される。
However, in the above-mentioned prior art, water is added to the salt discharged from the melting furnace to form an aqueous solution, so that the processing amount increases and the equipment becomes large. Further, when disposing of the aqueous solution after removing the heavy metals, the salts must be taken out from the aqueous solution, so that a crystallization operation must be performed. For this reason, in the process, a device such as a crystallization device and a filtration device must be provided, and the entire processing equipment becomes very complicated.
Further, a large amount of power and auxiliary materials are consumed.

【0008】本発明は、処理する塩類を増量させる操作
を行う必要がなく、処理装置の構成を簡素化することが
可能な、有害金属を含む塩類の処理方法及びその装置を
提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a method for treating salts containing harmful metals and an apparatus therefor, which does not require an operation to increase the amount of salts to be treated and can simplify the structure of the treatment apparatus. And

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の課題は次の発明に
より解決される。
The above object is achieved by the following invention.

【0010】第1の発明に係る処理方法は、有害金属を
含む塩類と、除去対象金属よりも分解電位が卑なる金属
及び/又はその塩を電解槽へ装入して加熱することによ
り溶融状態に保ち、印加電圧を、前記卑なる金属の分解
電位が得られる値に設定して電解を行うことを特徴とし
ている。
The treatment method according to the first invention is characterized in that a salt containing a harmful metal and a metal whose decomposition potential is lower than that of the metal to be removed and / or a salt thereof are charged into an electrolytic cell and heated to form a molten state. And electrolysis is performed by setting the applied voltage to a value at which the decomposition potential of the base metal is obtained.

【0011】第2の発明に係る処理方法は、上記第1の
発明において、電解槽内の溶融物を500℃〜1100
℃の範囲内の温度に保持して電解を行うことを特徴とし
ている。
The treatment method according to a second aspect of the present invention is the processing method according to the first aspect, wherein the melt in the electrolytic cell is heated to a temperature of 500 ° C. to 1100 ° C.
It is characterized in that electrolysis is performed while maintaining the temperature in the range of ° C.

【0012】第3の発明に係る処理方法は、上記第1又
は第2の発明において、電解槽内の溶融物を攪拌しなが
ら電解を行うことを特徴としている。
A processing method according to a third invention is characterized in that, in the first or second invention, electrolysis is performed while stirring the melt in the electrolytic cell.

【0013】第4の発明に係る装置は、陽極及び陰極
と、装入物の加熱手段と、溶融した装入物の攪拌手段と
を有し、装入物が溶融状態に保持されるように構成され
た電解槽と、前記両極間に直流電圧を印加する直流電源
装置とを備えたことを特徴としている。
An apparatus according to a fourth aspect of the present invention has an anode and a cathode, a means for heating a charge, and a means for stirring a molten charge so that the charge is maintained in a molten state. It is characterized by comprising a configured electrolytic cell and a DC power supply device for applying a DC voltage between the two electrodes.

【0014】なお、以下の記載において、分解電位が卑
なる金属を、単に、卑なる金属と記す。又、分解電位が
貴なる金属を、単に、貴なる金属と記す。
In the following description, a metal having a base decomposition potential is simply referred to as a base metal. Further, a metal having a noble decomposition potential is simply referred to as a noble metal.

【0015】本発明者らが廃棄物溶融炉から排出される
塩類を電解して有害金属を析出させる際の反応を詳細に
検討したところ、次のように、有害金属の析出が二つの
反応により行われていると言う知見を得た。
The inventors of the present invention have studied in detail the reaction of depositing harmful metals by electrolyzing salts discharged from a waste melting furnace. I got the knowledge that it is being done.

【0016】すなわち、廃棄物溶融炉から排出される塩
類はその大部分がNaCl、KCl、CaCl2 より
なるものであるが、これ以外に多種類の重金属や他の金
属を含有している。この塩類を溶融状態にして電解し、
除去対象の金属を析出させる際に、印加電圧を除去対象
金属よりも卑なる金属の分解電位に対応する値に設定し
て電解を行うと、それよりも貴なる金属のイオンが一緒
に電解されて金属化され、析出する。次いで、同じ電解
槽内で、先の電解により析出した除去対象金属よりも卑
なる金属と、未電解のまま存在している貴なる金属イオ
ンとの間に置換還元反応が起こり、貴なる金属である除
去対象の金属イオンが卑なる金属により還元されて析出
する。この金属置換による還元反応によって、上記卑な
る金属は酸化されて再びイオン化される。そして、この
金属イオンが電解されて析出し、再び金属置換による還
元反応が行われる。このようにして、電解による還元と
金属置換による還元よりなる2反応が繰り返して行わ
れ、除去対象金属が除去される。
That is, most of the salts discharged from the waste melting furnace are made of NaCl, KCl and CaCl 2 , but also contain various types of heavy metals and other metals. This salt is melted and electrolyzed,
When depositing the metal to be removed, if the applied voltage is set to a value corresponding to the decomposition potential of the metal that is more noble than the metal to be removed and electrolysis is performed, the ions of the nobler metals are electrolyzed together. Metallized and precipitated. Next, in the same electrolytic cell, a substitution reduction reaction occurs between the noble metal and the noble metal ion that has been left unelectrolyzed, and the noble metal is removed. A certain metal ion to be removed is reduced and deposited by the base metal. The base metal is oxidized and ionized again by the reduction reaction by the metal substitution. Then, the metal ions are electrolyzed and precipitated, and a reduction reaction by metal replacement is performed again. In this way, the two reactions of reduction by electrolysis and reduction by metal replacement are repeatedly performed, and the metal to be removed is removed.

【0017】しかし、廃棄物溶融炉から排出される塩類
の処理においては、上記卑なる金属の含有量が少ないの
で、金属置換による反応量が少なく、上記の2反応がリ
ンクされて行われる度合いが少ない。
However, in the treatment of salts discharged from a waste melting furnace, the content of the above-mentioned base metal is small, so that the amount of reaction due to metal substitution is small, and the degree to which the above two reactions are linked and performed is low. Few.

【0018】そこで、本発明においては、除去対象の金
属よりも卑なる金属を添加してその含有量を増加させ、
金属置換による反応量を増加させる。これにより、除去
対象金属の析出を促進される。除去対象金属よりも卑な
る金属が添加されれば、添加された金属によって還元さ
れた分だけ除去対象金属の析出量が増加する。そして、
以後においても、この置換還元反応が繰り返して行わ
れ、除去対象金属の析出が効率よく行われる。
Therefore, in the present invention, a metal that is more base than the metal to be removed is added to increase its content,
Increase the amount of reaction due to metal substitution. Thereby, precipitation of the metal to be removed is promoted. If a metal that is more base than the metal to be removed is added, the amount of the metal to be removed increases by the amount reduced by the added metal. And
Thereafter, the substitution reduction reaction is repeatedly performed, and the metal to be removed is efficiently deposited.

【0019】上記卑なる金属を金属の形態で添加した場
合、添加された卑なる金属は、最初に、除去対象の金属
イオンを置換還元して析出させ、自身はイオン化され
る。次いで、この卑なる金属のイオンは電解されて析出
し、再び置換還元反応に関わる。このため、上記2反応
が繰り返して行われる。
When the above-mentioned base metal is added in the form of a metal, the base metal added is firstly substituted and reduced to precipitate the metal ions to be removed, and the base metal itself is ionized. Next, the ions of the base metal are electrolyzed and deposited, and again participate in the substitution reduction reaction. Therefore, the above two reactions are repeatedly performed.

【0020】添加する金属としては、廃棄物溶融炉から
排出される塩類に含まれている鉛やカドミウムなどの有
害金属に対して卑なる金属である、亜鉛、アルミニウム
などが挙げられる。
Examples of the metal to be added include zinc and aluminum, which are base metals for harmful metals such as lead and cadmium contained in salts discharged from a waste melting furnace.

【0021】又、本発明においては、卑なる金属を塩の
形態で添加してもよい。添加する金属の塩としては、有
害重金属に対して卑なる金属である、亜鉛、アルミニウ
ムなどの塩化物が挙げられる。この場合、最初に塩の電
解が行われ、次いで、この電解によって析出した添加金
属と除去対象の金属イオンの間で置換還元反応が行われ
る。この際、先の電解で析出した添加金属が細かな粒子
になっているので、除去対象の金属イオンとの接触効率
がよくなり、反応が速やかに行われる。
In the present invention, a base metal may be added in the form of a salt. Examples of the salt of the metal to be added include chlorides such as zinc and aluminum, which are base metals with respect to harmful heavy metals. In this case, first, electrolysis of the salt is performed, and then, a substitution reduction reaction is performed between the added metal deposited by the electrolysis and the metal ion to be removed. At this time, since the additional metal deposited in the previous electrolysis is in fine particles, the contact efficiency with the metal ion to be removed is improved, and the reaction is promptly performed.

【0022】本発明においては、処理する塩類を500
℃〜1100℃の範囲内の温度に保持して電解を行う
が、その理由は次の通りである。都市ごみ焼却残渣を溶
融した際に排出される溶融塩は主としてNaCl、KC
l、CaCl2 などの塩化物よりなる混合物であり、
その融点は約500〜800℃である。又、上記の溶融
塩に含まれる重金属は、銅、鉛、カドミウム、亜鉛など
であるが、これらの重金属の塩化物は融点が約300〜
600℃である。又、溶融塩を電解した際に析出する金
属の融点は約300℃〜1100℃である。
In the present invention, the salt to be treated is 500
The electrolysis is performed while maintaining the temperature in the range of 1 ° C to 1100 ° C for the following reason. Molten salt discharged when melting municipal waste incineration residue is mainly NaCl, KC
l, a mixture of chlorides such as CaCl 2 ,
Its melting point is about 500-800 ° C. The heavy metals contained in the molten salt are copper, lead, cadmium, zinc and the like, and chlorides of these heavy metals have melting points of about 300 to
600 ° C. The melting point of the metal deposited when the molten salt is electrolyzed is about 300 ° C to 1100 ° C.

【0023】一方、上記各物質の沸点は主たる塩類であ
るNaCl、KCl、CaCl2が約1400℃〜16
00℃以上であるので、溶融塩を500〜1100℃の
温度範囲で処理すれば、塩類及び析出した重金属を共に
溶融状態に保つことができる。このようにして、塩類及
び析出した重金属が溶融状態に保たれるので、重金属と
塩類の分離が容易である。
On the other hand, the boiling point of each of the above substances is about 1400 ° C. to 16 ° C. for the main salts NaCl, KCl and CaCl 2.
Since the temperature is not lower than 00 ° C., if the molten salt is treated in a temperature range of 500 to 1100 ° C., both the salts and the precipitated heavy metal can be kept in a molten state. In this way, the salts and the precipitated heavy metal are kept in a molten state, so that the heavy metal and the salts can be easily separated.

【0024】又、本発明においては、電解槽内の溶融物
を攪拌することが好ましく、この攪拌により金属イオン
の移動が速やかに行われ、金属の析出が効率よく行われ
る。又、除去対象の金属イオンと卑なる金属との接触効
率がよくなり、反応が速やかに行われる。
Further, in the present invention, it is preferable to stir the melt in the electrolytic cell, and this stirring causes the metal ions to move quickly and the metal to be deposited efficiently. Further, the contact efficiency between the metal ions to be removed and the base metal is improved, and the reaction is carried out quickly.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】図1は本発明の装置及びこの装置
を用いた本発明の処理方法の一実施形態を示している。
に係る実施の形態における一例を示す概略の縦断面図で
ある。図1において、10は電解槽、11は直流電源装
置、12aは陽極、12b陰極である。又、30は溶融
塩、31は析出した溶融金属を示す。
FIG. 1 shows an embodiment of the apparatus of the present invention and a processing method of the present invention using the apparatus.
1 is a schematic longitudinal sectional view showing an example in an embodiment according to the present invention. In FIG. 1, 10 is an electrolytic cell, 11 is a DC power supply, 12a is an anode, and 12b is a cathode. Reference numeral 30 denotes a molten salt, and 31 denotes a deposited molten metal.

【0026】電解槽10は密閉型構造になっており、そ
の内壁は溶融塩に対して耐食性を有する部材、例えば、
炭素材で形成されている。電極12a,12bも炭素材
で形成されている。又、電解槽10は、その外壁面に電
気加熱或いは誘導加熱などによる加熱手段15が設けら
れており、槽内の溶融塩を加熱し、所定温度に保持する
ことができるようになっている。そして、電解槽10に
は槽内の溶融物を攪拌する手段として攪拌機14が設け
られている。なお、この攪拌手段としては、窒素ガスな
どの非酸化性ガスを用いるパブリング装置であってもよ
い。図中、13は陽極12aを囲んで配置された隔壁で
あり、セラミックスなどよりなる多孔質物質で形成され
ている。この隔壁13は、電解により析出した金属と陽
極12aとの接触により、析出した金属が再びイオン化
されるのを防ぐために設けられている。
The electrolytic cell 10 has a closed type structure, and its inner wall has a corrosion resistance to molten salt, for example,
It is made of carbon material. The electrodes 12a and 12b are also formed of a carbon material. The electrolyzing tank 10 is provided with a heating means 15 on the outer wall surface by electric heating or induction heating, so that the molten salt in the tank can be heated and maintained at a predetermined temperature. The electrolytic cell 10 is provided with a stirrer 14 as a means for stirring the melt in the cell. In addition, a publishing apparatus using a non-oxidizing gas such as a nitrogen gas may be used as the stirring means. In the figure, reference numeral 13 denotes a partition wall disposed so as to surround the anode 12a, and is formed of a porous material such as ceramics. The partition 13 is provided to prevent the deposited metal from being ionized again by the contact between the metal deposited by electrolysis and the anode 12a.

【0027】上記の構成による装置による溶融塩の処理
は次のように行われる。なお、この説明においては、便
宜上、処理する塩類中の除去対象金属がカドミウムと鉛
であるものとし、これらの有害金属よりも卑なる金属と
して亜鉛を添加する場合について記述する。
The treatment of the molten salt by the apparatus having the above configuration is performed as follows. In this description, for the sake of convenience, it is assumed that the metals to be removed in the salts to be treated are cadmium and lead, and a case where zinc is added as a metal which is lower than these harmful metals will be described.

【0028】有害金属であるカドミウムと鉛を含有する
塩類を電解槽10へ装入し、加熱手段15により加熱し
て溶融し、500℃〜1100℃の範囲内の所定温度に
保持する。次いで、上記有害金属よりも卑なる亜鉛を装
入し、攪拌機14を起動して溶融物を攪拌しながら、直
流電源装置11から給電を行い、電極12a,12b間
に亜鉛が析出する分解電位に対応する直流電圧を印加す
る。
A salt containing cadmium and lead, which are harmful metals, is charged into the electrolytic cell 10, heated and melted by the heating means 15, and maintained at a predetermined temperature in the range of 500 ° C. to 1100 ° C. Then, zinc, which is more base than the harmful metal, is charged, and while the melt is stirred to activate the stirrer 14, power is supplied from the DC power supply 11 to a decomposition potential at which zinc is deposited between the electrodes 12 a and 12 b. Apply the corresponding DC voltage.

【0029】この直流電圧の印加により、(1)〜
(3)式に示す反応が進行し、塩類中に含まれていた亜
鉛及びそれよりも卑なるカドミウムと鉛のイオンが電解
され、陰極12bの表面に金属となって析出する。又、
同時に、添加した亜鉛とそれよりも卑なるカドミウムと
鉛の未反応イオンとの間に(4)式及び(5)式に示す
置換還元反応が起こって、カドミウムと鉛が析出し、亜
鉛が溶解してイオン化する。次いで、電解によって析出
した亜鉛とそれよりも卑なるカドミウムと鉛の未反応イ
オンとの間にも、(4)式及び(5)式に示す置換還元
反応が起こって、カドミウムと鉛が析出し、亜鉛が溶解
してイオン化する。これらの亜鉛イオンは再び電解され
て金属亜鉛となる。
By applying the DC voltage, (1) to
The reaction represented by the formula (3) proceeds, and zinc contained in the salts and ions of cadmium and lead, which are lower than the zinc, are electrolyzed and deposited as a metal on the surface of the cathode 12b. or,
At the same time, the substitution reduction reaction shown in the formulas (4) and (5) occurs between the added zinc and cadmium, which is lower than that, and unreacted ions of lead, whereby cadmium and lead are precipitated and zinc is dissolved. And ionize. Next, a substitution reduction reaction represented by the formulas (4) and (5) occurs between the zinc deposited by electrolysis and unreacted ions of cadmium and lead, which are lower than that, and cadmium and lead precipitate. , Zinc dissolves and ionizes. These zinc ions are electrolyzed again into zinc metal.

【0030】このように、同じ電解槽内で、金属置換に
よる還元反応と電解による還元反応が2段階に、かつ並
行して行われ、除去対象金属の析出が促進される。 Zn2+ + 2e- → Zn ・・・(1) Cd2+ + 2e- → Cd ・・・(2) Pb2+ + 2e- → Pb ・・・(3) Cd2+ + Zn → Cd + Zn2+・・・(4) Pb2+ + Zn → Pb + Zn2+・・・(5)
As described above, in the same electrolytic cell, the reduction reaction by metal substitution and the reduction reaction by electrolysis are performed in two stages and in parallel, and the deposition of the metal to be removed is promoted. Zn 2+ + 2e → Zn (1) Cd 2+ + 2e → Cd (2) Pb 2+ + 2e → Pb (3) Cd 2+ + Zn → Cd + Zn 2+ ... (4) Pb 2 + + Zn → Pb + Zn 2 + ... (5)

【0031】そして、溶融塩中に残留している除去対象
金属の濃度が所定値を下回る値まで低下した時点で通電
を停止し、さらに攪拌機14を停止して溶融塩を静置さ
せる。そして、析出した金属を電解槽10の底部に沈降
させて分離する。次いで、有害金属が分離された溶融塩
30を溶融塩排出口17から抜き出し、固化させる。
Then, when the concentration of the metal to be removed remaining in the molten salt falls below a predetermined value, the energization is stopped, the stirrer 14 is stopped, and the molten salt is allowed to stand still. Then, the deposited metal is settled at the bottom of the electrolytic cell 10 and separated. Next, the molten salt 30 from which the harmful metal has been separated is extracted from the molten salt outlet 17 and solidified.

【0032】溶融塩30を抜き出した後、電解槽10の
底部に溶融金属31を残留させたままの状態で、新たに
処理する塩類を装入し、上記の処理操作を再開する。こ
の処理操作の再開に際し、電解槽10の底部に溜まった
溶融金属31中の亜鉛が、添加した亜鉛と同様に、上記
置換還元反応における還元剤として作用するので、通常
の場合、新たな亜鉛の添加は行われない。
After the molten salt 30 has been extracted, a salt to be newly treated is charged with the molten metal 31 remaining at the bottom of the electrolytic cell 10, and the above-described treatment operation is restarted. Upon resumption of this processing operation, zinc in the molten metal 31 accumulated at the bottom of the electrolytic cell 10 acts as a reducing agent in the above-described substitution reduction reaction similarly to the added zinc. No addition is made.

【0033】そして、処理操作の繰り返し実施によっ
て、金属の析出量が増加した段階で、電解槽10の底部
に溜まった溶融金属31を金属排出口18から抜き出
し、モールドに受け、インゴットにして回収する。
Then, when the amount of deposited metal increases due to the repetition of the processing operation, the molten metal 31 collected at the bottom of the electrolytic cell 10 is extracted from the metal discharge port 18, received in a mold, and collected as an ingot. .

【0034】又、上記の電解時には、陽極12aの表面
から塩素ガスが発生するので、排ガスを抜き出して排ガ
ス処理装置へ送り、塩素ガスを苛性ソーダ溶液に吸収さ
せる。
At the time of the above electrolysis, chlorine gas is generated from the surface of the anode 12a, so that the exhaust gas is extracted and sent to an exhaust gas treatment device, where the chlorine gas is absorbed in a caustic soda solution.

【0035】なお、上記の説明において、添加する金属
として亜鉛を例に挙げたが、添加する金属は亜鉛に限定
されるものではなく、除去対象の金属よりも卑なる金属
であればよい。一般に、廃棄物溶融炉から排出された塩
類に含まれる重金属のうちでは、亜鉛は他の金属に比べ
て含有率が多い金属ではあるが、含有量そのものは非常
に少ないので、亜鉛を添加してその含有量を高める場合
を例に取り上げた。そして、他の添加金属としては、亜
鉛よりもさらに卑なアルミニウムであってもよい。
In the above description, zinc is taken as an example of the metal to be added. However, the metal to be added is not limited to zinc, and may be any metal that is more base than the metal to be removed. Generally, among the heavy metals contained in the salts discharged from the waste melting furnace, zinc is a metal with a higher content ratio than other metals, but the content itself is very small, so zinc is added. The case where the content is increased is taken as an example. And other additive metal may be aluminum, which is even lower than zinc.

【0036】又、添加する金属の形態としては、塩化物
などの塩であってもよい。塩の形態で添加した場合に
は、前述のように、置換還元反応が効率よく行われる。
The form of the metal to be added may be a salt such as a chloride. When added in the form of a salt, the substitution reduction reaction is efficiently performed as described above.

【0037】図2は本発明の装置に係る実施の形態にお
ける他の例を示す概略の縦断面図である。図2におい
て、図1と同じ構成に係る部分については、同一の符号
を付し説明を省略する。この処理装置においては、電解
槽10の内壁が陰極12bとなっている。この電解槽を
使用すれば、金属が析出する陰極の表面積が非常に広い
ので、金属を速やかに析出させることができる。このた
め、溶融塩の電解を効率よく行うことができる。
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view showing another example of the embodiment of the apparatus of the present invention. In FIG. 2, portions having the same configuration as in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In this processing apparatus, the inner wall of the electrolytic cell 10 serves as the cathode 12b. If this electrolytic cell is used, the metal can be deposited quickly because the surface area of the cathode on which the metal is deposited is very large. Therefore, the electrolysis of the molten salt can be performed efficiently.

【0038】(実施例)図2と同様の構成による試験装
置を使用し、有害金属を含む塩類の無害化処理を行っ
た。電解槽は、カーボン製で、内径が150mmの円筒
型のものであった。電極は外径10mmのカーボン棒を
挿入して陽極とし、電解槽の内壁を陰極とした。添加金
属としては金属亜鉛の粉末を使用した。又、この試験に
供した塩類は都市ごみの焼却残渣(焼却灰と飛灰を混
合)を溶融処理した際に溶融炉内に生成した塩類を採取
したものであった。この塩類の分析値を表1に示す。こ
の塩類は、主たる組成物がNaCl、KCl、CaCl
2 であり、有害な重金属としてはPbが含まれてい
た。
Example A test apparatus having the same configuration as that shown in FIG. 2 was used to detoxify salts containing harmful metals. The electrolytic cell was made of carbon and had a cylindrical shape with an inner diameter of 150 mm. The electrode was an anode by inserting a carbon rod having an outer diameter of 10 mm, and the inner wall of the electrolytic cell was a cathode. Metal zinc powder was used as the added metal. The salts used in this test were obtained by collecting the salts generated in the melting furnace when the incineration residue of municipal waste (mixed incineration ash and fly ash) was melted. The analytical values of the salts are shown in Table 1. The salts are mainly composed of NaCl, KCl, CaCl
2 , and Pb was contained as a harmful heavy metal.

【0039】[0039]

【表1】 [Table 1]

【0040】試験は次のように行った。上記の塩類約
3.0kgを電解槽へ装入し、ヒーターで700℃に加
熱して溶融させた。次いで、金属亜鉛の粉末30gを装
入した。そして、攪拌しながら2.5Vの電圧を印加し
て電解し、ZnとPbが一緒に析出するようにした。そ
して、溶融塩中に溶解しているPbの濃度が所定値を下
回る値に低下した段階で通電を中止し、析出した金属を
沈降させた。そして、Pbが除去された溶融塩の抜き出
しを行った。
The test was conducted as follows. About 3.0 kg of the above salts were charged into an electrolytic cell, and heated to 700 ° C. with a heater to be melted. Next, 30 g of zinc metal powder was charged. Then, while stirring, a voltage of 2.5 V was applied to perform electrolysis, so that Zn and Pb were precipitated together. Then, when the concentration of Pb dissolved in the molten salt was reduced to a value lower than a predetermined value, the energization was stopped, and the precipitated metal was settled. Then, the molten salt from which Pb was removed was extracted.

【0041】なお、比較例として、金属亜鉛の粉末を添
加しないで、上記塩類だけを電解する処理を実施した。
上記の各電解処理中におけるPb濃度の推移は図3に示
すごとくであった。
As a comparative example, a treatment for electrolyzing only the above salts without adding zinc metal powder was performed.
The transition of the Pb concentration during each of the above electrolysis treatments was as shown in FIG.

【0042】(比較例)実施例の場合と同じ装置を使用
し、実施例と同じ塩類を無害化する試験を行った。ただ
し、金属亜鉛の添加は行わなかった。電解処理中のPb
濃度の推移は実施例のデータと共に図3に示す。
(Comparative Example) Using the same apparatus as in the example, a test for detoxifying the same salts as in the example was performed. However, no metal zinc was added. Pb during electrolytic treatment
The transition of the density is shown in FIG. 3 together with the data of the example.

【0043】図3により、実施例と比較例の結果を比べ
てみると、実施例においては、Pbの除去が著しく促進
されている。この好結果は金属亜鉛を添加することによ
り得られたものであることは明らかである。なお、上記
実施例と比較例の試験において、溶融塩中のPbの濃度
が1mg/kg未満まで低下するのに要した処理時間
は、比較例では50分であったのに対し、実施例では2
0分であった。このように、実施例においては、処理時
間が大幅に短縮された。
Referring to FIG. 3, comparing the results of the embodiment and the comparative example, the removal of Pb is remarkably promoted in the embodiment. It is clear that this good result was obtained by adding metallic zinc. In the tests of the above Examples and Comparative Examples, the processing time required for reducing the concentration of Pb in the molten salt to less than 1 mg / kg was 50 minutes in the Comparative Example, whereas the processing time in the Example was 2
It was 0 minutes. As described above, in the example, the processing time was significantly reduced.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明に係る処理方法によれば、有害金
属を含む塩類と、その有害金属よりも卑なる金属を電解
槽へ装入して直流電圧を印加するだけで、電解による還
元と金属置換による還元よりなる2反応を起こさせて有
害金属を析出させる処理を行うので、除去対象の有害金
属の除去が促進され、処理装置の小型化及び簡素化を達
成することができる。
According to the treatment method of the present invention, the salt containing a harmful metal and the metal which is more noble than the harmful metal are charged into the electrolytic cell and a direct current voltage is applied, and the reduction by electrolysis can be achieved. Since the process of causing two reactions consisting of reduction by metal substitution to precipitate harmful metals is performed, removal of the harmful metals to be removed is promoted, and downsizing and simplification of the processing apparatus can be achieved.

【0045】上記した除去対象金属よりも卑なる金属の
添加に際し、その金属を塩の形態で添加すると、電解に
より卑なる金属が細かな粒子となって析出するので、卑
なる金属と有害金属イオンとの接触効率がよくなり、こ
の反応による有害金属の析出が促進される。
When a metal which is more base than the above-mentioned metal to be removed is added, if the metal is added in the form of a salt, the base metal is precipitated as fine particles by electrolysis, so that the base metal and harmful metal ions are added. The efficiency of contact with the metal is improved, and the deposition of harmful metals by this reaction is promoted.

【0046】そして、塩類を500℃〜1100℃の温
度に保持して電解を行うことにより、塩類及び析出した
金属が溶融状態に保たれるので、金属と塩類の分離が容
易である。
By conducting the electrolysis while maintaining the salt at a temperature of 500 ° C. to 1100 ° C., the salt and the precipitated metal are kept in a molten state, so that the metal and the salt can be easily separated.

【0047】又、電解槽内の溶融物を攪拌しながら電解
を行うと、金属イオンの移動が速やかになると共に卑な
る金属と有害金属イオンとの接触効率がよくなり、電解
及び金属置換還元による有害金属の析出が促進される。
When the electrolysis is performed while stirring the melt in the electrolytic cell, the movement of the metal ions is accelerated, and the contact efficiency between the base metal and the harmful metal ions is improved. Precipitation of harmful metals is promoted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の装置に係る実施の形態における一例を
示す概略の縦断面図である。
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing an example of an embodiment according to the apparatus of the present invention.

【図2】本発明の装置に係る実施の形態における他の例
を示す概略の縦断面図である。
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view showing another example of the embodiment of the device of the present invention.

【図3】電解処理中のPb濃度の推移を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a transition of Pb concentration during an electrolytic treatment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 電解槽 11 直流電源装置 12a 陽極 12b 陰極 13 隔壁 14 攪拌機 15 加熱手段 16 排ガス排出口 17 溶融塩排出口 18 金属排出口 30 溶融塩 31 溶融金属 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electrolysis tank 11 DC power supply 12a Anode 12b Cathode 13 Partition wall 14 Stirrer 15 Heating means 16 Exhaust gas discharge port 17 Molten salt discharge port 18 Metal discharge port 30 Molten salt 31 Molten metal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 浩 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 Fターム(参考) 4D004 AB03 CA15 CA29 CA37 CA44 CB04 CB32 CC20 DA02 DA03 DA06 4K058 AA21 BA24 BA27 BB05 CB04 CB05 CB17 CB26 DD01 DD02 DD13 DD17 FC01  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Hiroshi Yamamoto 1-2-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term in Nihon Kokan Co., Ltd. 4D004 AB03 CA15 CA29 CA37 CA44 CB04 CB32 CC20 DA02 DA03 DA06 4K058 AA21 BA24 BA27 BB05 CB04 CB05 CB17 CB26 DD01 DD02 DD13 DD17 FC01

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 有害金属を含む塩類と、除去対象金属よ
りも分解電位が卑なる金属及び/又はその塩を電解槽へ
装入して加熱することにより溶融状態に保ち、印加電圧
を、前記卑なる金属の分解電位が得られる値に設定して
電解を行うことを特徴とする有害金属を含む塩類の処理
方法。
1. A salt containing a harmful metal and a metal whose decomposition potential is lower than that of a metal to be removed and / or a salt thereof are charged into an electrolytic cell and heated to maintain a molten state. A method for treating salts containing harmful metals, characterized in that electrolysis is carried out at a value at which a decomposition potential of a base metal is obtained.
【請求項2】 請求項1に記載の有害金属を含む塩類の
処理方法において、電解槽内の溶融物を500℃〜11
00℃の範囲内の温度に保持して電解を行うことを特徴
とする有害金属を含む塩類の処理方法。
2. The method for treating a salt containing a harmful metal according to claim 1, wherein the molten material in the electrolytic cell is heated to 500 ° C. to 11 ° C.
A method for treating salts containing harmful metals, comprising performing electrolysis while maintaining the temperature within a range of 00 ° C.
【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載の有害金属
を含む塩類の処理方法において、電解槽内の溶融物を攪
拌しながら電解を行うことを特徴とする有害金属を含む
塩類の処理方法。
3. The method for treating a salt containing a harmful metal according to claim 1 or 2, wherein the electrolysis is performed while stirring the melt in the electrolytic cell. Method.
【請求項4】 陽極及び陰極と、装入物の加熱手段と、
溶融した装入物の攪拌手段とを有し、装入物が溶融状態
に保持されるように構成された電解槽と、前記両極間に
直流電圧を印加する直流電源装置とを備えたことを特徴
とする有害金属を含む塩類の処理装置。
4. An anode and a cathode, means for heating the charge,
Having an agitation means for the melted charge, an electrolytic cell configured to hold the charge in a molten state, and a DC power supply for applying a DC voltage between the two electrodes. Characteristic treatment equipment for salts containing harmful metals.
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Cited By (2)

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JP2004530798A (en) * 2001-06-29 2004-10-07 ビーエイチピー ビリトン イノベーション プロプライアタリー リミテッド Reduction of metal oxides in electrolytic cells
WO2020255465A1 (en) * 2019-06-21 2020-12-24 三菱重工業株式会社 Electrolytic smelter

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JP2021001368A (en) * 2019-06-21 2021-01-07 三菱重工業株式会社 Electrolytic refining furnace

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