JP2645789B2 - 金属触媒担体の選別方法とその装置 - Google Patents

金属触媒担体の選別方法とその装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属カバー、担体箔お
よび担体箔上に配置され表面積を拡大する貴金属を含む
被膜（washcoat）を備えた、金属触媒担体の処理のため
の選別方法とその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、特に自動車の内燃機関の排気ガス
の浄化のために、セラミック担体触媒が使用されてお
り、これらは、マフラーとして構成された金属カバーの
中にセラミック担体を備えており、その上に触媒として
働く物質、特に白金、パラジウムあるいはロジウムのよ
うな貴金属が遊離している。触媒作用は、触媒の特定の
温度ではじめて望ましい程度に現れる。セラミック担体
の重量が重いため、この種の触媒は、内燃機関が始動し
てかなり長い時間が経過した後に、ようやく働くことに
なる。さらに、セラミック担体は、機械的および熱的衝
撃負荷に対して敏感であるため、振動や急激な温度交替
は避けなければならない。
【０００３】冷（常温）機動特性が良くないことと特別
な衝撃弱さとの欠点を解消するものが、金属触媒担体で
ある。これらは主として、接続用はめ管、少なくとも１
本の入口用はめ管と１本の出口用はめ管を備えた金属カ
バーからなり、これが層状に配置された担体箔を覆って
おり、その上に“ウォッシュコート（Washcoat）”と称
する表面積を拡大する薄い被覆が、触媒材料とともに配
置されている。金属カバーと接続用はめ管は、通常、高
級鋼あるいは非磁性鉄合金からできている。担体箔は、
非常に薄い強磁性Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金からできてい
る。個々の層を構成する担体箔は、交互に平滑にあるい
は波形に成形されている。波の頂点の領域で隣接する層
の箔が接触し、たとえば、はんだ付けにより互いに結合
することができる。表面積を拡大する被膜の層はガンマ
酸化アルミニウムからなっている。そして、被膜の表面
は、貴金属で含浸してある。
【０００４】被膜と担体箔の重量は僅かであるために、
金属触媒担体は、内燃機関の排気ガスによって迅速に加
熱され、触媒作用は、内燃機関の始動後に、短い時間で
現れる。金属触媒担体は、機械的および熱的衝撃負荷に
対して敏感でないため、排気ガス管中で、セラミック担
体の触媒よりもエンジンに近づけて配置することがで
き、これによって、加熱を特に迅速に行うことができ
る。しかし、この環境に優しい金属触媒担体のより広範
な普及にとって、従来は、リサイクル能力に欠けるか、
または、不充分であることが妨げになっている。
【０００５】内燃機関の触媒は、廃棄物処理の枠内にお
いて機械的に選別され、化学的に処理され、特に白金、
パラジウム、ロジウムのような活性の触媒物質が回収さ
れている。選別されるのは、その触媒活性が衰えた使用
済み触媒である。たとえば、事故によって損傷した比較
的新しい触媒が選別されなければならない。分解は、必
ずしも必要な綿密さをもっては行われないため、機械的
損傷、閉鎖した接続用はめ管あるいは排気ガス管の残り
を伴った状態の触媒が納入されることが多い。
【０００６】金属触媒担体を金属カバーを除去せずに処
理することが公知である（ＪＰ ０２ ２０９ ４３
３）。この触媒は、電気炉の中で加熱され、続いて水中
で急冷される。これによって、貴金属を含んだ被膜（Wa
shcoat）のガンマ酸化アルミニウム層が、異なる熱膨張
係数のため、担体箔および金属カバーから分離される。
ガンマ酸化アルミニウムと貴金属の混合物は、続いて、
苛性ソーダの水溶液で処理され、この時、ガンマ酸化ア
ルミニウムが溶解する。貴金属は、濾過によって回収さ
れる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記した公知の方法
（ＪＰ ０２ ２０９ ４３３）は、単に貴金属の分離
と濃密化にのみ狙いを定めており、金属カバーは、引続
き、担体箔と結合したままであり、また、開放された接
続用はめ管を有する触媒にしか適用できない。
【０００８】本発明の根底となる課題は、金属触媒担体
を納入状態で触媒のなんらの準備も必要なく簡単な方法
で、それぞれの材料に適して再処理可能な種々の構成部
分に分解し、しかも貴金属回収のための特定の構成部分
がすべての触媒貴金属を完全に、高い濃度で含んでお
り、化学薬品や有害物質のない、金属触媒担体の選別方
法とその装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明の方
法により次のように解決される。すなわち、金属触媒担
体が機械的に破片状（もしくは粉粒体状）に破砕され、
その粉砕物が重量、形態および（または）大きさにおい
て互いに異なっていること、また、こうした相違を利用
して貴金属の付着した粉砕物をその他の粉砕物から機械
的に分離するのである。
【００１０】本発明による方法により、通常のように油
圧式シャー（裁断機）により自動車の排気ガス管から切
り離した触媒一式で、平たく押し潰された、したがっ
て、ほとんど閉鎖された接続用はめ管を備えるものを、
唯一の作業過程で三つの主要な構成部分、すなわち、第
１にカバー材料、第２に担体箔、第３に貴金属を含む被
膜（Washcoat）に分解することが可能となる。これは、
開放された接続用はめ管を必要としないためである。
【００１１】この時生じる混合物から、金属触媒担体の
個々の構成部分を簡単な手段で分離し、その元の純粋な
材質に応じて再使用に供給することができる。
【００１２】貴金属を含む被膜（Washcoat）から生じる
粉砕物は粉塵状であり、乾燥過程において、たとえば、
風ふるい、サイクロン分離または集塵分離によって純粋
な形で遊離することができる。これらの粉砕物から貴金
属それ自体は、セラミック担体触媒の再処理から公知の
方法により、化学的および機械的方法の段階を用いて回
収することができる。
【００１３】貴金属を含む粉砕物、つまり被膜（Washco
at）から生じる粉塵状の粉砕物を、破砕の間に同時に分
離すれば、特に有利であることが明らかになった。これ
は、次のようにして達成することができる。すなわち、
破砕装置の中に強い空気流を導き、これが風ふるいの場
合と類似して軽い、また、流れ難い形態の粒子を運び去
るのである。搬出された粉砕物の量と構成は、空気流の
配量によって調整することができる。
【００１４】金属触媒担体の破砕には、好ましくは衝撃
式粉砕機での微粉砕が適切である。通常は、衝撃式粉砕
機での薄板部分の破砕の際に、微粉砕過程の終わりに球
形のほぼ統一したサイズの生成物が生じるのに対して、
意外にも、特に衝撃式粉砕機による微粉砕による金属触
媒担体の破砕の際に生じた粉砕物は、触媒のどの材料か
らなっているかによって、重量または寸法において相違
していることが発見された。
【００１５】実験によると、一定のパラメータ、すなわ
ち、比較的長い滞留時間と狭い出口間隙を維持した状態
では、金属触媒担体の微粉砕において、カバー材料、金
属カバー、入口用および出口用のはめ管、および、場合
によっては、排気ガス管の残りを破砕すると、平らな形
で数センチメートルの範囲の寸法をもつ大きく重い破片
状の粉砕物が生じる。担体箔からはより小さい、主とし
て長細く、寸法が数センチメートルの破片状および極め
て小さい粉粒状の粉砕物が生じる。貴金属を含む被膜
（Washcoat）からは、粉塵サイズの粉砕物が生じる。
【００１６】したがって、同時に強力な吸出を行っての
衝撃式粉砕機での金属触媒担体の微粉砕の際に生じるの
は、空気流によって運び去られる、より軽く小さい粉粒
状の粉砕物の分溜Ａであり、これは、ほとんどすべての
貴金属の付着した被膜（Washcoat）の粉粒状の粉砕物
と、担体箔から生じた粉粒状の粉砕物の一部とを含んで
おり、また粉砕搬出物としての分溜Ｂは、主として重く
大きい、金属カバーおよび接続用はめ管から生じる破片
状の粉砕物、および残りは担体箔から生じる破片状の粉
砕物を含んでいる。
【００１７】 空気流によって搬出された分溜Ａの粉粒
状の粉砕物は、続く分離段階において、たとえば、機械
的に、大きさ、形態、重量でその差に応じて、貴金属の
付着した被膜（Washcoat）の粉粒状の粉砕物を含む分溜
Ａ１と、担体箔から生じる破片状の粉砕物を含む分溜Ａ
２とに分離することができる。分離は、好ましくは、サ
イクロン分離機で行われる。サイクロン分離機を用い
て、分溜Ａ２を空気流から除去することができる。分溜
Ａ１の粉粒状の粉砕物は、続いて、好ましくは、フィル
ターチューブを備える集塵器で分離することができる。
しかし、分溜Ａの粉粒状の粉砕物をふるい、洗い出し、
あるいは、磁気による選別（以下、磁選という）で互い
に分離することも可能である。
【００１８】 触媒貴金属の回収のためにつくられた分
溜Ａ１の被膜（Washcoat）の粉塵は、金属触媒担体の元
の総重量の約１０％しか含まれていない。このため、貴
金属の回収と精製には、化学薬品とエネルギーの僅かの
費用しか必要としない。
【００１９】分溜Ｂの粉砕物はさらに別の分離段階にお
いて、好ましくは磁気分離機（以下、磁選器ともいう）
によって、金属カバーと接続用はめ管から生ずる非磁性
の破片状の粉砕物の分溜Ｂ１と、担体箔から生じる磁性
の破片状の粉砕物を含む分溜Ｂ２とに分離することがで
きる。
【００２０】有利なことに分溜Ｂの破片状の粉砕物に付
着している貴金属を含む粉塵からなる最後の残査は、剥
がされて分溜Ａ１として回収される。これは、分溜Ｂが
たとえば、磁選器への搬送の間に振動式コンベアによる
振動処理を受けるため、最後の粉塵が振動により剥がさ
れ、集塵器と連結した吸出装置を通じて分溜Ａ１として
回収することができるのである。
【００２１】担体箔から生じる破片状の粉砕物の分溜Ａ
２とＢ２は、異なる形態と大きさであり、続いて集める
ことができる。
【００２２】したがって、この方法は、簡単な方法で、
それ自体は、公知の方法で化学的に回収される触媒貴金
属を比較的高い率で含む高い純度の被膜（Washcoat）の
粉粒状の粉砕物を回収するのみならず、金属触媒担体の
重量的に主要構成部分の貴金属を含まない材料をも高い
種類別純度で回収できる。
【００２３】分溜Ｂ１の非磁性の粉砕物は、化学的処理
なしに高級鋼溶湯にいれることができる。したがって、
溶剤の使用は必要ない。分溜Ａ２とＢ２の粉砕物も、化
学処理なしに融解することができ、好ましくは、新しい
担体箔を製造するための原料としてである。
【００２４】接続用はめ管を含む金属カバー、担体箔お
よび担体箔上に取り付けた表面積を拡大する貴金属を含
む被覆（Washcoat）を備える金属触媒担体の処理のため
の本発明の選別装置によれば、金属触媒担体が供給され
る機械的破砕機が分溜Ａのための吸出装置と接続されて
おり、これが、分溜Ａ２のための第１の乾燥分離機およ
び分溜Ａ１のための第２の乾燥分離機を含んでいるこ
と、また、この破砕機の後に、微粉砕物、分溜Ｂのため
の捕捉・輸送装置が接続されていることで成り立ってい
る。
【００２５】この破砕機は、第１の乾燥分離機がサイク
ロン分離機であり、第２の乾燥分離機が集塵器であって
もよい。
【００２６】分溜Ａ１は、主として貴金属の付着した粉
粒状の粉砕物からなり、一方、分溜Ｂ２は、吸出装置か
ら搬出された担体箔の粉砕物を含んでいる。
【００２７】分溜Ｂは、金属カバー、接続用はめ管およ
び担体箔の残りの粉砕物からなっている。
【００２８】捕捉・輸送装置は、好ましくは振動式コン
ベアとして構成されており、第２の乾燥分離機と接続さ
れている吸出装置を備えている。
【００２９】分溜Ｂの粉砕物の分離は、捕捉・輸送装置
の後に磁選器が接続されている場合に、可能である。
【００３０】磁選器は、分溜Ｂ２として担体箔から生じ
る粉砕物を、分溜Ｂ１を形成する金属カバーから生じる
粉砕物から除去する。
【００３１】
【実施例】図面には、本発明の好ましくは実施例を示
し、これを以下、さらに詳細に説明する。
【００３２】図１は横断面Ｓ字形の金属触媒担体を示す
横断面図、図２は図１の一部を拡大した図、図３は金属
触媒担体の選別のための方法と装置を示すフローシート
からなる概要図である。
【００３３】金属触媒担体は、種々な大きさと種々な幾
何学的形態で製作される。図１は、厚さ２mmの高級鋼か
らなるシリンダ状金属カバー１１で周囲が覆われた金属
触媒担体１０の横断面を示す。触媒１０の内部には担体
箔１２、１４が複数の層でＳ字形に配置されており、個
々の層の箔１２、１４は、交互に平滑に、また、波形に
構成されている。担体箔１２、１４は、厚さ０．０５mm
のＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金からなっている。
【００３４】 図２は、２枚の波形担体箔１２、１２’
と３枚の平滑な担体箔１４、１４’、１４”が部分的に
示されている。波形の担体箔１２、１２’は、その波の
頂上の領域において平滑な担体箔１４、１４’、１４”
の間にほぼ三角形に内燃機関の排気ガスが縦方向に貫通
する管路が形成されている。図２には、すべての管路の
代表として、管路１６の一つのみに、特に大きい表面積
をもつガンマ酸化アルミニウムからなる“Washcoat”と
称する被膜１８の層が描かれている。被膜１８の表面
は、白金、パラジウムあるいはロジウムのような触媒と
して作用する貴金属２０で含浸されている。
【００３５】図３には、フローシートで金属触媒担体１
０の選別方法が示されている。選別される金属触媒担体
１０は、図示されていない集積貯蔵庫からチェーンコン
ベア３０により、衝撃式粉砕機３４の充填ホッパ３２に
垂直方向に回転するロータ３６によって供給される。ロ
ータ３６の回転数は約６００ｒｐｍであり、ロータ３６
の周速は最大４５ｍ／ｓである。ロータ３６には、２つ
の対向する衝撃面をもつ予備破砕機３８が固定されてお
り、触媒１０の金属カバー１１を機械的に分離させ、続
いて、衝撃式粉砕機３４の粉砕リング４０と外壁４２と
の間で破砕が行われ、この時、種々な大きさ、形態、重
量の粉砕物が生じる。
【００３６】これらは、衝撃式粉砕機３４の中で風ふる
いによって同時に分離され、この時、ラジアル送風機４
４により、常に、１０，０００ｍ3 ／時以上の強い空気
流が導管４６を通じて、衝撃式粉砕機３４を通じて吸出
される。
【００３７】空気流は分溜Ａを運び去り、これは担体箔
１２、１４および被膜１８からの貴金属の付着した粉塵
からなる長細い粉砕物を含んでいる。導管４６は、サイ
クロン分離機４８と合流し、この中で担体箔１２、１４
からの粉砕物は、分溜Ａ２として空気流から分離され、
隔室充填弁５０を介して集積容器５２に集められる。空
気流は導管５４を通じてサイクロン分離機４８から粉塵
分離機５６へ送られ、ここには、フィルターチューブ５
８が備わっている。
【００３８】フィルターチューブ５８には、ほとんど専
ら、被膜１８の粉塵状の粉砕物からなる貴金属を含む分
溜Ａ１が沈積し、これは、隔室充填弁６０を通じて集積
容器６２へと送られる。
【００３９】粉砕物として、金属カバーからの重い破片
状のものと担体箔からの残りの破片状のものとを含む分
溜Ｂが、衝撃式粉砕機３４から排出される。分溜Ｂは、
衝撃式粉砕機３４から振動搬送路６４を介して磁気分離
機６８へと輸送される。
【００４０】 金属カバーからの非磁性の粉砕物は、分
溜Ｂ１として集積容器７０に入り、一方、担体箔からの
磁性の粉砕物は、分溜Ｂ２として磁気分離機（磁選器）
６８により分離され、集積容器５２に送られ、そこには
分溜Ａ２の粉砕物も入る。
【００４１】振動搬送溝６４の上方に吸出フード７２が
設けられており、これは、導管７４を通じて集塵器５６
と連結している。分溜Ｂの粉砕物に付着している分溜Ａ
１の粉塵状の粉砕物は、振動のために剥がされ、集塵器
５６に吸い込まれ、分溜Ａ１として集積容器６２に入
る。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明の選別方法は、簡単な方法で、それ自体は、公知
の方法で化学的に回収される触媒貴金属を比較的高い率
で含む高い純度の被膜の粉砕物を回収するのみならず、
金属触媒担体の重量的に主要構成部分の貴金属を含まな
い材料をも高い純度で種類別に回収できる。
【００４３】また本発明の装置によれば、上記した本発
明の選別方法を確実に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】横断面Ｓ字形の金属触媒担体を示す横断面図で
ある。
【図２】図１の金属触媒担体の一部を拡大した断面図で
ある。
【図３】本発明にかかる金属触媒担体の選別のための方
法と装置の一実施例を示すフローシートからなる概要図
である。
【符号の説明】
１０ 金属触媒担体 １１ 金属カバー １２、１４ 担体箔 １６ 管路 １８ 被膜 ２０ 貴金属 ３０ チェーンコンベア ３２ 充填ホッパ ３４ 衝撃式粉砕機 ３６ ロータ ４８ サイクロン分離機 ５０、６０ 隔室充填弁 ５２、６２、７０ 集積容器 ６８ 磁気分離機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−75920（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−209642（ＪＰ，Ａ)

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 金属カバー、担体箔および担体箔上に配
    置された表面積を拡大する被膜を備え、貴金属を含んだ
    金属触媒担体の選別のための方法であって、前記金属触
    媒担体（１０）を衝撃式粉砕機（３４）により破片状や
    粉粒状に粉砕して、重量、形態および／または大きさに
    おいて互いに異なる粉砕物を生じさせると共に、 前記粉砕の間にほぼ同時に吸出し、サイクロン分離機
    （４８）により空気流から前記粉砕物の重量、形態およ
    び／または大きさの相違を利用することによって先ず貴
    金属の含まれていない粉砕物、特に担体箔（１２、１
    ４）から生じた粉砕物を分離して除去し、続いて前記空気流から集塵器（５６）によって貴金属の
    付着した粉砕物を分離する ことを特徴とする金属触媒担
    体の選別方法。
  2. 【請求項２】 粉砕物から好ましくは磁気分離機（６
    ８）により担体箔（１２、１４）から生じる粉砕物を分
    離する請求項１に記載の金属触媒担体の選別方法。
  3. 【請求項３】 付着する貴金属を含む粉塵状の粉砕物
    を、振動により好ましくは機械的振動コンベア（６４）
    によって引き離し、集塵器（５６）に供給する請求項１
    又は２記載の金属触媒担体の選別方法。
  4. 【請求項４】 空気流から、また、粉砕物から分離され
    た担体箔から生じる破片状あるいは粉粒状の粉砕物を集
    める請求項２又は３記載の金属触媒担体の選別方法。
  5. 【請求項５】 金属触媒担体の衝撃式粉砕機(３４)によ
    る粉砕と吸出装置（４４）による吸出とを同時に行うこ
    とにより、空気流によって大部分の貴金属が付着した被
    膜の粉粒状の粉砕物と担体箔から生じた粉粒状の粉砕物
    の一部とを含む軽く小さい粉粒状の粉砕物の分溜（Ａ）
    を、金属カバーおよび接続用はめ管から生じる破片状の
    粉砕物、および担体箔から生じる破片状の粉砕物を含む
    分溜(Ｂ)から分離して搬出し、 搬出された分溜(Ａ)の粉粒状の粉砕物を、続く分離段階
    においてサイクロン分離機を用いて、大きさ、形態およ
    び重量の差に応じて、担体箔から生じる破片状 の粉砕物
    を含む分溜(Ａ２)を空気流から除去し、続いて貴金属の
    付着した被膜の粉粒状の粉砕物を含む分溜(Ａ１)をフィ
    ルターチューブ(５８)を備える集塵器（５６）で回収す
    るとともに、 分溜(Ｂ)の粉砕物を別の分離段階において、磁気分離機
    (６８)によって、金属カバーと接続用はめ管から生ずる
    非磁性の破片状の粉砕物の分溜(Ｂ１)と、担体箔から生
    じる磁性の破片状の粉砕物を含む分溜（Ｂ２）とに分離
    するが、前記分溜(Ｂ)を前記磁気分離機(６８)へ振動搬
    送路(６４)を介して搬送する間に破片状の前記粉砕物に
    付着している貴金属を含む粉塵を剥がして分溜(Ａ１)と
    して、前記集塵器(５６)と連結した前記吸出装置(４４)
    を通じて回収することを特徴とする金属触媒担体の選別
    方法 。
  6. 【請求項６】 金属カバー、担体箔および担体箔の上に
    取り付けた表面を拡大する被膜を備え、貴金属を含んだ
    金属触媒担体の処理のための選別装置であって、 金属触媒担体（１０）を供給する衝撃式粉砕機（３４）
    に分溜（Ａ）のための吸出装置（４４、４６）が接続さ
    れており、これが分溜（Ａ２）のためにのサイクロン分
    離機（４８）および分溜（Ａ１）のための集塵器（５
    ６）を含んでおり、また、前記粉砕機（３４）の後に、
    粉砕物である分溜（Ｂ）のための振動コンベア（６４）
    が接続されていることを特徴とする金属触媒担体の選別
    装置。
  7. 【請求項７】 前記振動コンベア（６４）が吸出装置
    （７２）を備え、この吸出装置（７２）が前記集塵器
    （５６）と接続されている請求項６に記載の金属触媒担
    体の選別装置。
  8. 【請求項８】 前記振動コンベア（６４）の後に磁気分
    離機（６８）が接続されている請求項６又は７に記載の
    金属触媒担体の選別装置。
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