JP3178252B2 - 飛灰からの金属回収方法 - Google Patents

飛灰からの金属回収方法

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    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03BSEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
    • B03B9/00General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets
    • B03B9/04General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets specially adapted for furnace residues, smeltings, or foundry slags

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、廃棄物の再資源化技術
としての焼却飛灰からの金属回収方法に関する。詳述す
ると、廃自動車、廃家電製品などをシュレッダーにより
破砕して金属を回収した後のシュレッダーダストを、焼
却減容した際に発生する飛灰からの金属回収ないしは飛
灰の有効利用方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年における消費経済の発達の弊害とし
て、各種廃棄物の増大と、この処分方法が社会的な問題
となっている。現在、廃自動車から有価部品を解体回収
した後のボディ殻、電気洗濯機、電気冷蔵庫などの大型
家電製品等は、シュレッダーにより破砕され、鉄、非鉄
金属類が回収されているが、これらを回収した後のシュ
レッダーダストと呼ばれるプラスチック類を主体とする
分画は、埋立て処分されている。
【0003】しかしながら、産業廃棄物および一般家庭
からの廃棄物の量は増大傾向にあり、既存の埋立て処分
場の飽和化と環境汚染の問題等から、その処分場の確保
がますます困難となっており、廃棄物の再資源化、減容
化が求められている。上記したシュレッダーダストの再
資源化、減容化の方法としては、焼却発電が検討されて
いる。即ち、シュレッダーダストの主要部を占めるプラ
スチック類の燃焼による熱エネルギーを発電用ボイラー
等での熱交換によって回収利用しようとするものであ
り、また焼却灰として減容化しようとするものである。
このシュレッダーダストを焼却した際に発生する焼却灰
には、炉底灰(ボトムアッシュ)と、燃焼廃ガス中に含
有されておりフィルター等の捕捉手段により回収された
飛灰(フライアッシュ)とがある。
【0004】石炭灰等の一般的な飛灰は、骨材、セメン
ト原料化、埋立て処分、安定化処理(ペレット化)とい
った方法で再利用、処分が行なわれているが、上記した
ようなシュレッダーダストなどを焼却して得られる飛灰
中には、ポリ塩化ビニル等のプラスチックに起因する多
くの塩素化合物および金属類が含まれており、骨材、セ
メント原料等としては強度低下、建材の腐蝕、環境性等
の問題から使用できず、また埋立て処分したとしても酸
性雨等により埋立て処分地からの塩素分の溶出に伴う塩
害の虞れがあり、また重金属の溶出による環境汚染の虞
れがある。さらに、資源再利用の見地から、飛灰からの
金属成分の回収が望まれるところである。
【0005】特開昭49−113703号公報には、焼
却灰の希硫酸溶出液をpH2.0〜3.0に維持しなが
ら、含有金属イオン濃度の当量以上の硫化ソーダを添加
して鉄以外の金属を硫化物として凝析させ、次いで高分
子凝集剤を添加して硫化金属のフロックを形成させ、さ
らにアミン系捕収材及びポリプロピレングリコールエー
テル系起泡剤を添加して送気を行なうことによって硫化
金属フロックをスカムとして浮上させて回収することが
提案されている。しかしながら、焼却灰中に存在する金
属粒子の表面は酸化されており、また焼却灰中には多く
の塩素化合物が存在することから、硫化物の形態として
十分な量の金属を捕捉できず、また、硫化物は浮遊選鉱
によって効率よく回収することが難しいものであった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、シュレッダ
ーダスト等の廃棄物を焼却した際に発生する飛灰から、
効率よくかつ簡単に各種金属を分離回収する方法を提供
することを目的とする。
【0007】
【課題を解決しようとするための手段】本発明者らは、
焼却灰中に存在する金属粒子の表面は酸化されており、
このような粒子表面の金属酸化物の存在が、磁気選鉱に
よる鉄分の回収あるいは浮遊選鉱によるその他の重金属
分の回収効率を低下させていることに着目し、鋭意研究
を進めた結果、飛灰から塩素イオンを水洗により除去し
た後に分離された脱塩素飛灰スライムを、アトリッショ
ンにかけることで、この際における粒子同士の衝突・摩
擦により金属粒子表面の酸化物を削り取られ、未酸化状
態の金属を露出させることができ、その後の浮遊選鉱あ
るいは磁気選鉱を効率よくなしうるとの新たな知見を得
た。
【0008】すなわち第1の発明は、廃棄物を焼却した
際に発生する飛灰からの金属回収方法であって、飛灰を
水洗して塩素イオンを溶出除去し、分離された脱塩素飛
灰スライムをアトリッションした後、浮遊選鉱により金
属類を分離回収することを特徴とする焼却飛灰からの金
属回収方法である。
【0009】また第2の発明は、廃棄物を焼却した際に
発生する飛灰からの金属回収方法であって、飛灰を水洗
して塩素イオンを溶出除去し、分離された脱塩素飛灰ス
ライムをアトリッションした後、磁気選鉱により磁性金
属類を分離回収し、その後さらに非磁性残留成分をアト
リッションした後、浮遊選鉱により非磁性金属類を分離
回収することを特徴とする焼却飛灰からの金属回収方法
である。
【0010】
【作用】以下、本発明に係わる焼却飛灰からの金属回収
方法を取り入れた、廃自動車、廃家電製品からのシュレ
ッダーダストの一連の処理プロセスを例にとり、本発明
を詳細に説明する。
【0011】まず廃自動車、廃家電製品は、再使用可能
な部品を回収後、常法に基づきシュレッダーにより破砕
され、鉄、非鉄金属類が回収される。これらを回収した
後の主としてプラスチックからなるシュレッダーダスト
は、減容化のため燃焼されるが、燃焼によるダイオキシ
ン等の有害成分の発生を防止するため1000℃以下、
より好ましくは、700〜900℃の温度で焼却できる
ように、例えば、流動焙焼炉、火格子炉等を用いて行な
われる。この際発生する熱エネルギーは、発電用ボイラ
において熱交換して回収する。なお、この燃焼の際に
は、ポリ塩化ビニル等のプラスチックに起因する多くの
塩素が発生するが、焼却時にシュレッダーダスト100
重量部に対し消石灰または石灰石を5〜30重量部程度
添加し、塩素を塩化カルシウム(CaCl2 )として固
定化することで、有害な塩素ガスの放出を防止する。そ
して、焼却後に減容化され炉内に残る炉底灰は、含有金
属の回収処理にかけられる。
【0012】一方、燃焼排煙中に含まれる飛灰は、煙道
途中に設けられたフィルター等よりなるダストコレクタ
ーにより捕捉され、回収される。この飛灰の平均粒子径
は0.1〜10μm程度であり、1〜8μmの粒子が全
体の30〜70%を占めるものである。そしてこの飛灰
中には前記したように多量の塩素成分(CaCl2)と
金属類が存在する。
【0013】本発明においては、まずこの飛灰から塩素
成分を除去するために、飛灰を水洗する。水洗は、通
常、飛灰の1〜10容量倍の水を用い、0.1〜2時間
程度の浸出時間を費して行なわれる。このような処理に
よりCaCl2 は、容易に溶解除去可能であるが、浸出
時間を短縮化するために、必要に応じて、この洗浄水に
炭酸ガスを溶存添加、例えばPHを6〜9に維持する程
度添加した条件下で行なってもよく、また攪拌を加えて
もよい。
【0014】そして、例えば沈降槽等における所定の浸
出時間経過後、飛灰スラリーの溢流分画と沈降分画を分
離し、含水率10〜40重量%程度の脱塩素飛灰スライ
ムを得る。なお、溶解した塩化カルシウムを多く含む溢
流分画は、塩化カルシウム回収のための工程へと運ばれ
る。
【0015】分離され塊化状態にある脱塩素飛灰スライ
ムは、次いで、アトリッションにかけられる。アトリッ
ションは、例えば、ボールミル、タワーミル、アトリッ
ションマシン等の粉砕機を用いて行なわれ、塊状物が解
砕され、平均粒径0.1〜8μm程度で、かつ、1〜6
μmの粒子が全体の30〜70%を占める含水率30〜
50重量%程度の粉状物へとされる。
【0016】アトリッションの条件としては、特に限定
されず、また使用する粉砕機の種類等によっても左右さ
れるが、約1〜24時間程度かけて行なうことが望まし
い。飛灰スライム中に含まれている金属粒子は、その核
となる部分は金属のままの状態であるが表面部は酸化さ
れ金属酸化物となっている。このような表面に金属酸化
物層を有する金属粒子は、上記のごときアトリッション
において、他の粒子との衝突・摩擦を繰り返すことによ
って、表面の酸化物層を削り取られ、未酸化状態の金属
部分を露出させる。
【0017】このようにしてアトリッションを行なった
後に、脱塩素飛灰は、磁気選鉱にかけられ、鉄等の磁性
金属が分離される。磁気選鉱は、一般に使用されている
高磁力磁選といった湿式磁気選鉱機を用いることができ
る。前記したように、アトリッションにより金属粒子の
表面酸化物層が除去され粒子同士の凝集が解離されてい
るために、高収率、具体的に50〜90%程度の収率で
磁性金属を回収することができる。
【0018】続いて、このような磁気選鉱により磁性金
属と分離された非磁性残留成分は、さらにアトリッショ
ンにかけられる。このアトリッションも前記と同様の装
置を用いて行なわれ、非磁性残留成分中の非磁性金属粒
子は、他の粒子との衝突・摩擦を繰り返すことによっ
て、再度、表面の酸化物層を削り取られ未酸化状態の金
属を露出させる。
【0019】アトリッションの条件としては、特に限定
されず、また使用する粉砕機の種類等によっても左右さ
れるが、約1〜24時間程度かけて行なうことが望まし
い。なお、前記した磁気選鉱による磁性金属の回収工程
は、焼却されたシュレッダーダストの発生源等に起因し
て、飛灰中の磁性金属含有量が少ないと予測されるよう
な場合などは、省略可能であり、この場合、水洗による
塩素成分除去後のアトリッションにより直接上記したよ
うな浮遊選鉱に適した条件へと調整する。
【0020】このようにしてアトリッションされた非磁
性残留成分は、常法に基づき浮遊選鉱にかけられ、銅、
亜鉛等の非磁性金属を回収する。すなわち、非磁性残留
成分は、非磁性残留成分の3〜6容量倍の水に懸濁さ
れ、所定の起泡剤と捕集剤とを加えて送気して泡立た
せ、目的の非磁性金属粒子のみを泡と共に浮上させて選
鉱するものである。銅精鉱を得るための起泡剤として
は、パイン油、MIBC、ポリグリコール等が用いられ
得る。また捕集剤としてはザンセート類、エローフロー
ト類等が用いられ得る。また亜鉛精鉱を得るためには、
これら起泡剤、捕収剤の外に活性剤として硫酸銅が必要
となる。さらに起泡剤および捕集剤の使用量は、使用す
る起泡剤および捕集剤の種類によっても左右されるが、
非磁性残留成分1kg当り、それぞれ、5〜100mg
程度および10〜1000mg程度である。前記したよ
うに、アトリッションにより金属粒子の表面酸化物層が
除去されているために、浮遊選鉱により非磁性金属を高
収率、具体的には40〜90%程度の収率で回収するこ
とができる。
【0021】なお浮遊選鉱により非磁性金属を回収され
た後の尾鉱は、塩素イオンおよび金属類が除去され、安
定なものとなるから、廃棄処分することはもちろん何ら
問題ないが、珪酸類を多く含有するので、セメント原
料、断熱材の加工原料等として再利用可能である。
【0022】以上は、廃自動車、廃家電製品からのシュ
レッダーダストの焼却により生じた飛灰の場合を例にと
り、本発明の方法を説明したが、本発明の飛灰からの金
属回収方法は、これ以外の廃棄物を焼却した際に生じる
飛灰の処理においても同様に適用可能である。
【0023】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。廃自動車からのシュレッダーダストを約850℃に
おいて流動焙焼した際発生した飛灰約2kgを、まず1
0容量倍の水で0.5時間かけて洗浄浸出させて塩素化
合物を溶解除去し、洗浄スライムを得た。なお、この洗
浄スライム中に含まれるFe、Cu、Znおよび珪酸類
不溶分の含有量(品位%)を化学分析により分析したと
ころ、表1の通りであった。
【0024】次いで、洗浄スライムを自家製アトリッシ
ョンマシン(4枚羽根、2段インペラー、周速300m
/min)により、約5時間アトリッションを行なっ
た。アトリッション時の温度は常温からスタートするが
アトリッション時間と共に上昇する。次いで、解砕され
た脱塩素飛灰粒子を、湿式磁気選鉱機(日本エリーズ
(株)製、機種名HIW)により磁気選鉱し、表2に示
すよう洗浄スライム中に存在していた鉄成分の約72重
量%を鉄屑として分離回収することができた。
【0025】続いて、磁気選鉱により前記鉄屑と分離さ
れた非磁性残留分を、さらに前記と同様の装置により、
再度約5時間アトリッションにかけ、アトリッション後
の非磁性残留分を、4容量倍の水に懸濁させ、起泡剤と
してのMIBCおよび捕集剤としてのポタシウムブチル
ザンセートをそれぞれ非磁性残留成分1kg当り20m
gおよび300mgの割合で添加し、更に硫酸銅を50
0mg添加後、送気する浮遊選鉱により、銅精鉱を得
た。この銅精鉱におけるCu品位は25重量%であり、
洗浄スライム中に存在していた銅成分に対する回収率は
約70%と高いものであった。尚、この試料中の亜鉛品
位は低かった(洗浄スライムにおいて約0.8重量%)
ため、亜鉛精鉱の分離は行なわなかった。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、飛灰
を水洗して塩素を除去し、次いで、アトリッションした
後に磁気選鉱および浮遊選鉱により飛灰中の金属類を回
収するものであるため、飛灰中の各金属類を容易にかつ
高収率で分離回収することができ、廃棄物中の高度な資
源再利用化が図られ、また環境保全の面においても著し
い進展が期待されるものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−27683(JP,A) 特開 昭57−198225(JP,A) 特開 昭52−77471(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B09B 3/00 - 5/00 B03D 1/00 - 3/06 B03C 1/00 - 1/30 F23J 1/00 - 11/12

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 廃棄物を焼却した際に発生する飛灰から
    の金属回収方法であって、飛灰を水洗して塩素イオンを
    溶出除去し、分離された脱塩素飛灰スライムをアトリッ
    ションした後、浮遊選鉱により金属類を分離回収するこ
    とを特徴とする焼却飛灰からの金属回収方法。
  2. 【請求項2】 廃棄物を焼却した際に発生する飛灰から
    の金属回収方法であって、飛灰を水洗して塩素イオンを
    溶出除去し、分離された脱塩素飛灰スライムをアトリッ
    ションした後、磁気選鉱により磁性金属類を分離回収
    し、その後さらに非磁性残留成分をアトリッションした
    後、浮遊選鉱により非磁性金属類を分離回収することを
    特徴とする焼却飛灰からの金属回収方法。
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