JP2002173790A - 飛灰中の金属類の電気化学的回収方法 - Google Patents
飛灰中の金属類の電気化学的回収方法Info
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Abstract
発生する焼却飛灰、あるいは焼却飛灰をさらにプラズマ
などで溶融した際に発生する溶融飛灰から、各種金属を
効率よくかつ簡単に分離回収することができる方法を提
供する。 【解決手段】飛灰から金属類を抽出した後、電気分解に
より電極上に金属を析出させる。その際、陰極電位を段
階的にもしくは徐々に負の方向に変化させて、各段階で
電解を行う。これにより、複数種の金属を分別して析出
させる。最初の金属分別析出段階から最終の金属分別析
出段階までを終えた後、用いた電解浴をそのまま使用し
て、新たな飛灰に対し、上記方法により複数種の金属の
抽出および分別析出を行うことが好ましい。
Description
技術として焼却飛灰、溶融飛灰から金属類、とりわけ
銅、鉛、カドミウム、亜鉛等の有害な金属類を電気化学
的に回収する方法に関する。通常、廃自動車、廃家電製
品などはシュレッダーにより破砕して金属を回収する
が、その際残ったシュレッダーダストは焼却減容し、発
生する焼却飛灰あるいは焼却飛灰をさらにプラズマなど
で溶融処理する。本発明は、このようにシュレッダーダ
ストの焼却の際に発生する焼却飛灰、あるいはこの焼却
飛灰の溶融の際に発生する溶融飛灰から、各種金属を分
離回収する方法に関する。
には有害な金属類類が高濃度で含有されている。そのた
め、飛灰は厚生省の定めるつぎの4方法溶融法セメ
ント固化薬剤処理酸抽出のうちいずれかで中間処理
することが定められている。中間処理された飛灰は最終
処分地で埋め立て処分されるが、有害な金属類の除去、
浸出水中の塩類による悪影響、最終処分量の減容化、あ
るいは金属類の再資源化の観点から、飛灰中の金属類を
回収する技術の確立が望まれている。例えば、湿式処理
によって金属を溶出し、次いで金属の種類ごとにこれを
濃縮し、各金属を非鉄精錬用原料として使用できる程度
の濃縮物として回収し、精錬する方法(特開平7−13
8630号公報参照)などが提案されている。
高価な薬品を使用しなければならず、工程が複雑であ
り、加えて濃縮物が水酸化物や硫化物からなるスラッジ
であるため、容積が大きく、また有害物であることから
運搬面上多くの問題を抱えている。
レッダーダスト等の廃棄物を焼却した際に発生する焼却
飛灰、あるいは焼却飛灰をさらにプラズマなどで溶融し
た際に発生する溶融飛灰から、各種金属を効率よくかつ
簡単に分離回収することができる方法を提供することで
ある。
金属類の分離回収を行うために鋭意研究を進めた結果、
各種飛灰中の金属類を鉱酸の水溶液で抽出した後、この
抽出液を電解浴とし、各金属の間に電気化学的析出電位
に差異がある点を利用し、陰極電位を貴な電位から卑な
電位へ段階的にもしくは徐々に低下させ、各段階で電解
を行うことにより、銅、鉛、カドミウム、亜鉛等の金属
類を金属インゴットの形態で分別して析出させることが
可能であることを知見し、本発明を完成するに至った。
するにつれて電解浴中の金属イオンの濃度が低下し、析
出に関する電流効率が低くなる欠点がある。この問題を
解決するために、電解析出により浴中の金属を析出させ
ることができる金属イオン濃度の目安を10−4〜10
−2mol/l程度の範囲に置き、あまり低い濃度まで
反応をさせないで、低濃度の浴を抽出用の水溶液として
そのまま再利用し、新たな飛灰に対し上記方法により複
数種の金属の抽出および分別析出を行う。この方法によ
ると、析出に関する電流効率を下げずに効率よく電解析
出を行うことができる。
の電気化学的回収方法は、飛灰から金属類を抽出した
後、電気分解により電極上に金属を析出させるに当た
り、陰極電位を段階的にもしくは徐々に負の方向に変化
させて、各段階で電解を行うことにより、複数種の金属
を分別して析出させることを特徴とする方法である。
階から最終の金属分別析出段階までを終えた後、用いた
電解浴をそのまま使用して、新たな飛灰に対し、上記電
気化学的回収方法により複数種の金属の抽出および分別
析出を行うことが好ましい。
タン片上に二酸化マンガンと酸化モリブデンを析出させ
てなる電極を陽極として用い、陰極電極として、銅の電
解析出時には銅電極を、鉛の電解析出時には鉛電極ある
いは鉛めっき鋼板電極を、カドミウムの電解析出時には
アルミニウム電極を、亜鉛の電解析出時にはアルミニウ
ム電極、亜鉛電極あるいは亜鉛めっき鋼板電極を順次取
り替えて使用することが好ましい。
せてスラリーを形成し、このスラリーを撹拌しながら塩
酸、硝酸、硫酸などの鉱酸を添加してpHを1以下にす
る。ここで、pHを1以下にするのは、H2 PbCl
4 やPb(HSO4 )+のような溶解度の高い錯体
はpH1以下で生成し、液中に鉛が溶解するのに対し、
pHが1を越えると、生成するPbSO4 およびPb
Cl2 の溶解度が低いので、飛灰中の鉛が液中に溶解
しにくいからである。
以上行うのが好ましい。抽出液の温度は室温でもよい
が、上記錯体の生成速度を促進するために、50℃以上
にするのが好ましい。
ープレスなどの固液分離装置を用いて固液分離する。
出液を電界槽内に入れ、同槽内に陽極と陰極を配し、こ
れらの間に一定電流を流して電解を行う。その時、陰極
電位を段階的にもしくは徐々に負の方向に変化させる。
この電解により、各段階で電解浴中の銅、鉛、カドミウ
ム、亜鉛等の金属類が分別して析出される。
いように考慮して、藤村らが製作した酸化イリジウム被
覆したチタン板上に二酸化マンガンと酸化モリブデンを
析出させてなる電極(Electrochimica Acta 45,(2000)
2297-2303)を使用するのが好ましい。
慮して、銅の析出時には銅板を、鉛の析出時には鉛板あ
るいは鉛めっき鋼板を、カドミウムの析出時にはアルミ
ニウム板を、亜鉛の析出時にはアルミニウム板、亜鉛板
あるいは亜鉛めっき鋼板を使用するのが好ましい。ま
た、電流密度は0.1A/cm2 以下であるのが好ま
しい。なぜなら、使用した酸化イリジウム被覆チタン板
上に二酸化マンガンと酸化モリブデンを析出させた電極
を陽極に用いて、電流密度0.1A/cm2 以下で電
解を行うと、陽極側で発生するガスは100%酸素ガス
であり、塩素ガスが発生せず、環境面から好ましいから
である。
とができる金属イオン濃度の目安を10−4〜10−2
mol/l程度の範囲に置き、あまり低い濃度まで反応
をさせないようにするのが好ましい。上記金属イオン濃
度範囲での電解により、析出に関する電流効率を下げず
に効率よく電解析出を行うことができる。これに対し
て、浴中の金属イオン濃度が10−4mol/lを下回
ると、反応が進行するにつれて電解浴中の金属イオンの
濃度が低下し、析出に関する電流効率が60%以下と低
くなる嫌いがある。
鉛、カドミウム、亜鉛の各イオン濃度が10−4mol
/l以下になった電解浴をそのまま用いて、新たな飛灰
に対し、上記第1工程および第2工程を行う。
アルミニウム、カリウム、ナトリウムなどは次第に電解
浴中に濃縮して自身の溶解度にまで達し、第1工程にお
いて自然に溶解しなくなる。また、鉄、クロムは亜鉛め
っき時に合金めっきとして析出する。
先ず、シュレッダーダストを焼却した際に発生する焼却
飛灰をさらにプラズマで溶融した際に発生する溶融飛灰
10gを、500mlビーカーに入れ、そこへ1N塩酸
水溶液を200ml加え、全体を50℃で1時間撹拌
し、金属類を液中に抽出させた。その後に濾過槽を用い
た固液分離により抽出液を回収し、スガッジを除去し
た。得られた抽出液のpHは、0.45であった。
入れ、面積10cm2 の酸化イリジウム被覆チタン板
上に二酸化マンガンと酸化モリブデンを析出させてなる
電極を陽極として、面積10cm2 の銅板を陰極とし
てそれぞれ電解槽内に配し、これらの間に0.05Aの
一定電流を流して電解を行った。その時、陰極電位は−
0.23V(標準水素電位に対し)から−0.30V
(標準水素電位に対し)まで徐々に低下し、銅の濃度は
表1に示すように0.17(g/l)から0.063
(g/l)まで減少した。
代え、上記と同じく0.05Aの一定電流で電解を行っ
た。その時、陰極電位は−0.30V(標準水素電位に
対し)から−1.03V(標準水素電位に対し)まで徐
々に低下し、鉛の濃度は表1に示すように1.44(g
/l)から0.21(g/l)まで減少した。
っき鋼板に代え、上記と同じく0.05Aの一定電流で
電解を行った。その時、陰極電位は−1.03V(標準
水素電位に対し)から−1.21V(標準水素電位に対
し)まで徐々に低下し、亜鉛の濃度は表1に示すように
3.2(g/l)から0.071(g/l)まで減少し
た。
のまま用いて、新たな溶融飛灰に対し、上記第1工程お
よび第2工程を行った。この場合も、表1の2回目電解
浴、2回目電解後液に示すように、1回目と同様に抽出
および電解ができた。このような操作を繰り返し行った
ところ、5回目以降では、電解浴中のカドミウム濃度が
高くなり、カドミウムの電解が可能となったので、鉛の
電解時に−0.50V(標準水素電位に対し)になった
時点で陰極を面積10cm2 のアルミニウム板に代
え、陰極電位が−1.03V(標準水素電位に対し)に
なるまで0.05Aの電流を流して電解を行った。この
後は4回目までと同様に陰極を亜鉛めっき鋼板に代え、
亜鉛めっきを行った。各々の抽出操作時の収率は90%
以上、電解操作時の効率は60%以上であり、飛灰から
効率的に金属類を回収できた。
の廃棄物を焼却した際に発生する焼却飛灰、あるいは焼
却飛灰をさらにプラズマなどで溶融した際に発生する溶
融飛灰から、各種金属を効率よくかつ簡単に分離回収す
ることができる。
Claims (3)
- 【請求項1】 飛灰から金属類を抽出した後、電気分解
により電極上に金属を析出させるに当たり、陰極電位を
段階的にもしくは徐々に負の方向に変化させて、各段階
で電解を行うことにより、複数種の金属を分別して析出
させることを特徴とする、飛灰中の金属類の電気化学的
回収方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の方法において、最初の金
属分別析出段階から最終の金属分別析出段階までを終え
た後、用いた電解浴をそのまま使用して、新たな飛灰に
対し、請求項1記載の方法により複数種の金属の抽出お
よび分別析出を行うことを特徴とする、飛灰中の金属類
の電気化学的回収方法。 - 【請求項3】 請求項1記載の方法において、酸化イリ
ジウム被覆チタン片上に二酸化マンガンと酸化モリブデ
ンを析出させてなる電極を陽極として用い、陰極電極と
して、銅の電解析出時には銅電極を、鉛の電解析出時に
は鉛電極あるいは鉛めっき鋼板電極を、カドミウムの電
解析出時にはアルミニウム電極を、亜鉛の電解析出時に
はアルミニウム電極、亜鉛電極あるいは亜鉛めっき鋼板
電極を順次取り替えて使用することを特徴とする、飛灰
中の金属類の電気化学的回収方法。
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TWI418393B (zh) * | 2010-08-03 | 2013-12-11 | Yang Jen | 大型垃圾焚化廠焚化爐飛灰處理方法及其產物 |
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2000
- 2000-12-06 JP JP2000370877A patent/JP2002173790A/ja active Pending
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