JP3663434B2 - 鉛を含むガラス廃棄物からの鉛の分離方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、カラーディスプレイや放射線関連機器等に使用されており、有害成分を含むため再利用や廃棄に困難を伴う鉛ガラス廃棄物から鉛製分を分離して無害化する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
廃家電等のカラーディスプレイは、そのほとんどが断裁して金属等を分離、回収した後、ほとんどが安定型処分場へ投棄されてきた。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危険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。
【０００３】
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示されており、たとえば特開平７−４５１９８号公報、特開平９−２００６５７号公報などの方法が提案されている。
【０００４】
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で提案されている。しかしながらこの方法では８００℃の高温下での処理が必要であり、よりエネルギー消費が少ない、有害成分の分離手法の確立
が望まれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする問題】
本発明は、上記のような酸化鉛を含むガラス廃棄物から、鉛成分のみを選択的に回収し、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新規手法を開発することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、この発明は、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、鉛ガラス内部の鉛製分を還元して表面に濃縮し、分離回収する手法を提供する。
【０００７】
この発明における鉛ガラス廃棄物は、酸化鉛成分を含むガラスを含有するガラスが主成分の廃棄物であれば特に限定されない。主なものとして前述のブラウン管や、電子機器に用いられる融着用低融点ガラス、放射性物質を用いる各種機器に使用される鉛ガラス管、板などがある。
【０００８】
この発明においては、鉛ガラスを含む廃棄物を適宜粉砕したのち、アルコールと共に圧力容器中で昇温昇圧する。
本発明におけるアルコールは鉛の還元力の点からメタノールが有効であり、エタノール、プロパノールは、鉛の濃縮効果が小さいが、錯化合物の溶剤として作用するので、メタノールと併用して用いることができる。
経済的な観点から、メタノール単独で用いるのが最も望ましい。メタノールの使用量は通常圧力容器体積に対して1/4-1/2、処理廃棄物に対して1-10倍である。 処理温度は高いほど有効であるが、一般的に１００℃〜４００℃好ましくは２００〜３００℃が用いられる。
圧力は容器体積に対するアルコールと廃棄物の仕込量に依存し、一般には３０〜１５０気圧、好ましくは５０〜１００気圧程度である。
処理時間は鉛ガラスの形状に依存するが、微粉砕した状態であれば数時間で効果が得られる。
【０００９】
処理後の廃棄物表面には金属鉛が濃縮されているので、これを酸や錯形成剤を含む溶液で処理することにより容易に鉛のみを分離できる。
なおこの場合反応に用いたアルコール中には鉛はほとんど溶解していないため、再利用や廃棄処理を容易に行うことができる。
【００１０】
また、アルコール中に鉛との錯形成能を持つ成分を共存させておき、表面に濃縮した鉛成分を溶解して、一プロセスでガラスから分離することも可能である。この場合の錯形成剤としては処理温度のメタノール中で安定であり、鉛と錯形成する成分であれば特に限定されない。具体例を挙げると、トリエタノールアミン、エチレンジアミン四酢酸、アセチルアセトンなどがある。
【００１１】
【本発明の実施の形態】
本発明の実施の形態は、以下の通りである。
（１） 酸化鉛を含有するガラス廃棄物を高温高圧のアルコールで処理し、ガラス内の鉛成分を還元して表面に濃縮させ、冷却後酸洗浄もしくは錯化合物を含む溶液による洗浄により、鉛のみを溶解して分離することを特徴とするガラス廃棄物の処理方法。
（２） 高温高圧のアルコールが錯化合物を含んである上記１に記載したガラス廃棄物の処理方法。
（３） 錯化合物が、トリエタノールアミン、エチレンジアミン四酢酸、アセチルアセトンの１種もしくは２種以上である上記２に記載のガラス廃棄物の処理方法。
（４） アルコールがメタノールである上記１ないし３のいずれかひとつに記載したガラス廃棄物の処理方法。
（５） 酸化鉛を含有するガラス廃棄物を予め、粉砕したものを用いる上記１ないし４のいずれか一つに記載したガラス廃棄物の処理方法。
（６） 反応温度が１００℃〜４００℃である上記１ないし５のいずれか一つに記載したガラス廃棄物の処理方法。
（７） 反応圧力が２０〜１２０気圧である上記１ないし６のいずれか一つに記載したガラス廃棄物の処理方法。
【００１２】
【実施例】
以下に、この発明の具体的な実施例および比較例を示すが、本発明はこれらによって何ら限定されるべきものではない。
＜実施例１＞
５０〜１００メッシュに粉砕した市販鉛ガラス1gとメタノール25mlを、50mlのオートクレーブにセットし、密閉後280℃まで毎分４℃の速度で昇温した。この状態で６時間保持した後、圧力容器よりメタノールを流出させて冷却後回収した。その後圧力容器を室温まで冷却し、固形成分を回収した。
【００１３】
回収した固形成分については蛍光Ｘ線分析による組成分析、Ｘ線光電子分光法による表面分析を行った。また回収したメタノールについては、 ICP発光分光法による鉛およびケイ素の定量と、ガスクロマトグラフによる有機成分の分析を行った。
【００１４】
＜比較例１＞参考のために、実施例１において、メタノールの代わりに2-プロパノールを用いる以外は、実施例１と同様にして実験を行い比較例１とした。
【００１５】
表１に実施例、および比較例について、処理前後の重量比、処理後の色調、および処理前後のバルク組成を示す。組成はSiO₂、PbO、K₂Oの合計を100%と仮定し、重量比で示した。
【表１】

【００１６】
実施例、比較例の処理後の重量、組成については大きな変化が見られなかった。しかし比較例１では色調の大きな変化は見られなかったのに対し，実施例１においては、処理後の固形成分は金属鉛と同様の色調を呈した．なお表１の実施例１において鉛の化学種を金属鉛と仮定した補正を行った場合の組成比はSiO2:Pb:K2O =44.7:44.0:11.3となり，いずれの化学状態を仮定しても全体の組成に大きな変動がないことを確認した．
【００１７】
実施例、および比較例において、処理後の試料表面の組成分析をＸ線光電子分光法で行い、ケイ素：鉛の組成比を求った結果を表２に示す。
【表２】

【００１８】
表２からわかるように、メタノール処理を行った実施例１では、処理前の６倍近くまで鉛が濃縮されていることがわかる。一方、２−プロパノールを用いた比較例１においては、濃縮効果がほとんどないことがわかる。
【００１９】
実施例１、比較例１において、処理後に回収したアルコール中の鉛、ケイ素含有量を測定した結果を表２に示す。
【表２】

【００２０】
表２より明らかなように、実施例１、比較例１共に処理に用いたアルコール中にはケイ素が若干溶解しているものの、鉛の溶解はほとんどないことがわかる。
【００２１】
処理後に回収したアルコールをガスクロマトグラフ分析したところ、実施例１においては99.9%以上がメタノールであり、他の副生成物は極く微量であった。
【００２２】
【発明の効果】
この発明により、鉛ガラスからの鉛成分の分離を、比較的エネルギー消費の少ない低温の条件で行うことができ、鉛ガラス廃棄物の無害化や再利用が促進されるものと期待される。

Claims (7)

1. 酸化鉛を含有するガラス廃棄物を高温高圧のアルコールで処理し、ガラス内の鉛成分を還元して表面に濃縮させ、冷却後酸洗浄もしくは錯化合物を含む溶液による洗浄により、鉛のみを溶解して分離することを特徴とするガラス廃棄物の処理方法。
2. 高温高圧のアルコールが錯化合物を含んである請求項１に記載したガラス廃棄物の処理方法。
3. 錯化合物が、トリエタノールアミン、エチレンジアミン四酢酸、アセチルアセトンの１種もしくは２種以上である請求項２に記載のガラス廃棄物の処理方法。
4. アルコールがメタノールである 請求項１ないし３のいずれかひとつに記載したガラス廃棄物の処理方法。
5. 酸化鉛を含有するガラス廃棄物を予め、粉砕したものを用いる請求項１ないし４のいずれか一つに記載したガラス廃棄物の処理方法。
6. 反応温度が１００℃〜４００℃である請求項１ないし５のいずれか一つに記載したガラス廃棄物の処理方法。
7. 反応圧力が２０〜１２０気圧である請求項１ないし６のいずれか一つに記載したガラス廃棄物の処理方法。