JP2008200563A - 鉛含有ガラス廃棄物の処理方法 - Google Patents

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晃寛 川辺
Reiko Fujita
玲子 藤田
Kiyoshi Ono
清 小野
Yukimoto Fuse
行基 布施
Hitoshi Nakamura
等 中村
Masaaki Okaniwa
賢明 岡庭
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Abstract

【課題】本発明の目的は、処理設備を簡易としてかつ容易に、酸化鉛を含むガラス廃棄物から、鉛を選択的に回収し、残存成分を無害化すると共に、ガラス成分の再資源化を行うことができる鉛含有ガラス廃棄物の処理方法を提供することにある。
【解決手段】酸化鉛を含有するガラス廃棄物10を溶融塩中で電解還元11させて鉛を金属に還元してこのガラス廃棄物表面に鉛を濃縮させ、冷却後この鉛を表面に濃縮させたガラス廃棄物の表面を酸洗浄12により、鉛13のみを溶解して分離することを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、鉛を含むガラス廃棄物から鉛を分離処理する鉛含有ガラス廃棄物の処理方法に関する。
廃家電等のカラーディスプレイは、そのほとんどが裁断して金属等を分離、回収した後、ほとんどが安定型処分場で処分されてきた。しかしこれらの廃棄物からは、鉛ガラスや蛍光体に起因する有害成分が処分場近辺に溶出する可能性が指摘されている。このため管理型処分場への処理が推奨されているものの、処分場そのものの立地が困難になりつつあり、有効な処理方法が望まれている。
ブラウン管では前面の蛍光体が塗布してある部分(パネル)と、後部のファンネル部とではガラスの材質が異なっており、後者に鉛成分が多く含まれている。このため熱処理などにより両者を分離してパネル部分の再利用を行う方法が特開平7−45198号公報として提案されている。
また、鉛ガラスの切削屑から鉛成分を分離する方法として、酸化ナトリウムおよびコークス等の還元用炭素と共に電気炉で加熱溶融処理する方法が特開平7−96264号公報で提案されている。また、鉛ガラス廃棄物を高温高圧のアルコールで処理することにより、鉛ガラス内部の鉛成分を還元して表面に濃縮し、分離回収する手法も特許第3663434号において提案されている。
特開平7−45198号公報 特開平7−96264号公報 特許第3663434号
上記背景技術に開示された鉛ガラス廃棄物処理方法においては高温または高圧の環境下で処理がなされるため設備が大きく、処理費用が多大となる可能性があった。
本発明は、処理設備を簡易としてかつ、酸化鉛を含むガラス廃棄物から、鉛を選択的に回収し、残存成分を無害化すると共に、ガラス成分の再資源化を行うための鉛含有ガラス廃棄物の処理方法を提供する。
本発明に係る鉛含有ガラス廃棄物の処理方法は、酸化鉛を含有するガラス廃棄物を溶融塩中で電解還元させて鉛を金属に還元してこのガラス廃棄物表面に鉛を濃縮させ、冷却後この鉛を表面に濃縮させたガラス廃棄物の表面を酸洗浄により、鉛を溶解して分離することを特徴とする。
本発明によれば、処理設備を簡易としてかつ容易に、酸化鉛を含むガラス廃棄物から、鉛を選択的に回収し、残存成分を無害化すると共に、ガラス成分の再資源化を行うことができる。
以下、本発明に係る実施の形態を図1および図2を参照して説明する。
図1は本発明の実施の形態に係る鉛含有ガラス廃棄物の処理方法を示す流れ図である。
図1において、鉛含有ガラス廃棄物10は電解還元工程11によってこの鉛含有ガラス廃棄物10中の酸化鉛のみが電気分解により還元する。この電気分解により金属に還元された鉛は酸洗浄工程12により抽出され、鉛13とガラス成分14に分離される。
酸化鉛含有ガラス廃棄物の主成分は、PbOとSiO2である。SiO2とPbOの650℃での酸化物生成自由エネルギーはそれぞれ−372KJ/mol-O(SiO2)と−126KJ/mol-O(PbO)であり、酸化物生成自由エネルギーの大きいPbOは電解還元工程でSiO2より先に容易に還元される。よって、電解還元工程では酸化鉛のみが選択的に還元され、金属に還元された鉛はガラス廃棄物表面に濃縮される。次に、鉛金属が表面に濃縮されたガラス廃棄物を冷却後、酸洗浄することにより、鉛のみを溶解して分離・回収することができる。
本実施の形態の鉛含有ガラス廃棄物の処理方法によれば、電解還元工程と酸洗浄工程の2工程により、容易にガラス中の鉛のみを回収することができる。
図2は、本発明の実施の形態に係る鉛含有ガラス廃棄物の処理方法に使用される、鉛含有ガラス廃棄物中の酸化鉛のみを還元する電解還元装置の一例を示したものである。
電解還元装置7は、溶融塩3を収容する電解槽2と、この電解槽2内に配置され還元対象である酸化鉛含有ガラス廃棄物1を収容し保持する陰極4と、電解槽2内に配置された陽極5と、陰極4および陽極5に電流を通電する直流電源6と、溶融塩3を溶融状態に加熱する加熱装置8と、電解槽2を支持する支持装置9とを備えている。
そして、溶融塩3は塩化リチウムまたは塩化カルシウムあるいは塩化カルシウムと塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化バリウムのいずれか1つ以上の混合物である。溶融塩3には酸素供給源として、溶融塩が塩化リチウムの場合は酸化リチウム、溶融塩が塩化カルシウムあるいは塩化カルシウムと塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化バリウムのいずれか1つ以上の混合物である場合は酸化カルシウムが添加されている。
このため、ガラス廃棄物1中の酸化鉛から放出された酸素が酸素供給源によって陽極5に移送され、陽極5と陰極4との間で十分な電流が流れるようになるので、ガラス廃棄物1中の酸化鉛の還元を高処理速度にて実現することができる。さらに、陽極5から発生する気体は一酸化炭素および二酸化炭素になるので、酸素供給源を使用せずに陽極5から腐食性のある塩素ガスが発生することを避けることができる。
溶融塩3を入れる電解槽2は耐食性および使用温度の観点からステンレスが使用される。そして、陰極4は同様に耐食性および使用温度の観点からステンレス製のバスケット形状であることが望ましい。このバスケット4aの内部にガラス廃棄物2が収容される。そして、バスケット4aごと溶融塩3に挿入する。陽極5は炭素製の陽極である。本実施形態では陽極5を炭素製にしているが、これには限られず白金等の貴金属としても良い。この場合、陽極5からは酸素が発生するようになる。
上述した電解還元装置7によるガラス廃棄物中の酸化鉛を金属に還元する手順を以下に説明する。
1.0wt%程度の酸化リチウムが溶解した塩化リチウム溶融塩3を電解槽2に入れて650℃で溶融させる。そして、陰極4のバスケット4aに適当に粉砕した酸化鉛含有ガラス廃棄物1を収容して溶融塩3に浸す。また、陽極5も溶融塩3に浸す。陽極5と陰極4に直流電源6を接続して電圧を印加する。
酸化鉛含有ガラス廃棄物1中の酸化鉛の酸素はイオンになって溶融塩3中を移行する。この移行は酸素供給源により促進される。酸素イオンは陽極5の表面で反応して一酸化炭素および二酸化炭素になる。この一酸化炭素および二酸化炭素は気泡になって電解槽2内上部に形成された気相部2a中に排出される。
酸化鉛含有ガラス廃棄物1中の酸化鉛は還元されて金属鉛になる。金属鉛の融点は327℃であるため、電解温度650℃で溶融し、ガラス廃棄物成分表面に濃縮する。
次に、陰極を溶融塩より引き上げ、冷却する。冷却後、ガラス廃棄物を陰極より取り出し、酸洗浄により、鉛のみを酸溶液中に溶解して分離・回収する。
よって、本実施の形態に使用される電解還元装置によれば小規模の装置によって、容易に酸化鉛含有ガラス廃棄物中の鉛を金属の状態で還元することができる。
本発明の実施の形態に係る鉛含有ガラス廃棄物の処理方法を示す流れ図。 本発明の実施の形態に係る鉛含有ガラス廃棄物の処理方法に使用される酸化鉛の電解還元装置を示す概略縦断面図。
符号の説明
1…酸化鉛含有ガラス廃棄物、2…電解槽、2a…気相部、3…溶融塩、4…陰極、4a…バスケット、5…陽極、6…直流電源、7…電解還元装置、8…加熱装置、9…支持装置、10…鉛含有ガラス廃棄物、11…電解還元工程、12…酸洗浄工程、13…鉛、14…ガラス成分。

Claims (7)

  1. 酸化鉛を含有するガラス廃棄物を溶融塩中で電解還元させて鉛を金属に還元してこのガラス廃棄物表面に鉛を濃縮させ、冷却後この鉛を表面に濃縮させたガラス廃棄物の表面を酸洗浄により、鉛を溶解して分離することを特徴とする鉛含有ガラス廃棄物の処理方法。
  2. 前記溶融塩が塩化リチウムであることを特徴とする請求項1に記載した鉛含有ガラス廃棄物の処理方法。
  3. 前記溶融塩が塩化カルシウムであるか、または塩化カルシウムと塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化バリウムのいずれか1つ以上の混合物から成ることを特徴とする請求項1に記載した鉛含有ガラス廃棄物の処理方法。
  4. 前記溶融塩には酸素供給源が添加されていることを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項記載の鉛含有ガラス廃棄物の処理方法。
  5. 前記酸素供給源は、前記溶融塩が塩化リチウムである場合は酸化リチウムであることを特徴とする請求項4記載の鉛含有ガラス廃棄物の処理方法。
  6. 前記酸素供給源は、前記溶融塩が塩化カルシムまたは塩化カルシムとの混合物である場合は酸化カルシウムであることを特徴とする請求項4記載の鉛含有ガラス廃棄物の処理方法。
  7. 酸化鉛を含有するガラス廃棄物を予め粉砕して電解還元を行うことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項記載の鉛含有ガラス廃棄物の処理方法。
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