JP4442736B2 - 蛍光管や水銀電池などの水銀を含む廃棄物或いはこの処理物から水銀を除去する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光管や水銀電池の廃棄物或いはこの処理物に含まれる水銀を除去するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、蛍光管や水銀電池などの水銀を含む廃棄物或いはこの処理物に含まれる水銀を除去する方法としては、対象物を６００℃〜７００℃程度と高温で加熱し、対象物に含まれる水銀化合物を分解し、金属水銀として蒸発させ急激に冷却し、回収する方法がある。
【０００３】
しかし、前述した従来の除去処理方法では以下に示すような問題点がある。
＜イ＞６００℃〜７００℃のように高温加熱であるため、作業に注意を要する。
＜ロ＞高温加熱であるため、処理コストが高い。
＜ハ＞高温加熱であるため、処理プラントが大がかりになる。このため、処理できるプラントも限られている。
＜ニ＞高温加熱であるため、ダイオキシン等の副産物を生成する恐れがある。
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】
本発明は、蛍光管や水銀電池の廃棄物或いはこの処理物に含まれる水銀を効率よく除去することになる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明は、蛍光管や水銀電池の廃棄物或いはこの処理物に含まれる水銀を除去する方法として、ＦｅＳを含む鉄の化合物の添加剤および石英砂を蛍光管や水銀電池の廃棄物或いはこの処理物に混合撹拌し、５分〜１５分間、２００℃〜４００℃に加熱することによって、蛍光管や水銀電池の廃棄物或いはこの処理物から９９．９％以上の水銀を除去する方法、又は、前記蛍光管や水銀電池の廃棄物或いはこの処理物から水銀を除去する方法において、添加剤は、２００℃〜４００℃の加熱状態で酸化作用を起こす過炭酸塩や過硫酸塩などの酸化剤を含むことを特徴とする、蛍光管や水銀電池の廃棄物或いはこの処理物から水銀を除去する方法、又は、前記蛍光管や水銀電池の廃棄物或いはこの処理物から水銀を除去する方法において、除去される水銀は、金属水銀として取り出されることを特徴とする、蛍光管や水銀電池の廃棄物或いはこの処理物から水銀を除去する方法である。
【０００６】
【本発明の実施の態様】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。
【０００７】
＜イ＞蛍光管や水銀電池の廃棄物或いはこの処理物に含まれる水銀を除去する方法の概要。
廃蛍光管や水銀電池の廃棄物に添加剤を撹件混合し、水銀化合物の沸点よりも低い温度、例えば２００℃〜４００℃程度の温度で加熱する。
これによって廃蛍光管、水銀電池の廃棄物中の水銀を蒸発気化させて除去する。
また、廃蛍光管の廃棄物はかさばるので、輸送コストがかかる。
そこで、廃蛍光管の廃棄物を破砕すると、例えば２０％程度に減容化できる。
しかし、水銀が飛散する恐れがある。
このため、飛散化させないように、例えば活性炭素に吸着させたり、硫化水銀にしたりする。これらの処理物に対しても、添加剤を撹拌混合し、例えば２００℃〜４００℃程度の温度で加熱し、水銀を蒸発気化させて除去することができる。
【０００８】
＜ロ＞添加剤
添加剤は、鉄の硫化物や塩化物を使用する。添加剤は、特に二価の鉄を主成分とするものであればよく、ＦｅＳ、ＦｅＳ₂、ＦｅＣｌなどが使用できる。添加形態としては、各種試薬レベルから、これらの構成成分などを含む材料でよい。これらを単独または組み合わせて添加する。
【０００９】
必要に応じて添加剤に酸化剤を含める。酸化剤は、２００℃〜４００℃の加熱状態で酸化作用を起こす物質であればよく、過炭酸ナトリウムなどの過炭酸塩や過硫酸塩などの酸化剤が使用できる。これらを必要に応じて単独または組み合わせて添加する。
【００１０】
＜ハ＞蛍光管や水銀電池などの水銀を含む廃棄物或いはこの処理物の加熱 蛍光管や水銀電池などの水銀を含む廃棄物或いはこの処理物の加熱方法としては、廃蛍光管や水銀電池などの水銀を含む廃棄物或いはこの処理物をロータリーキルンなどの加熱炉中に投入し、２００℃〜４００℃程度の温度で加熱する。この際、加熱炉及び全体加熱処理システムは減圧状態に維持し、加熱処理時に生成した水銀蒸気が外部へ漏れない仕組みとしている。なお、水銀蒸気が漏れない状態であれば、減圧の程度を適宜選択でき、少しの減圧でも良い。
【００１１】
＜ニ＞添加剤の混合 添加剤の混合方法は、例えばロータリーキルンを用いる場合、事前に廃蛍光管、水銀電池等或いはこれらの処理物と添加剤全量を撹拌混合しておき、ロータリーキルン内に投入する。或いはロータリーキルンに廃蛍光管、水銀電池等或いはこれらの処理物と添加剤全量を別々に投入し、予めロータリーキルン内に設けた撹拌翼によつて混合撹幹する。さらに必要に応じて、事前に廃蛍光管、水銀電池等或いはこれらの処理物と添加剤一部を撹件混合したものと添加剤一部を別々にロータリーキルン内に投入し、予めロータリーキルン内に設けた撹拌翼によって混合撹拌する。なお、予めロータリーキルン内に設けた撹拌翼により、加熱中継続して混合、撹拌し、廃蛍光管、水銀電池等或いはこれらの処理物と添加剤の反応を十分に進行させる。
【００１２】
以下に、本発明の硫化鉄を用いた水銀の加熱除去の実施例１を説明する。
【００１３】
＜イ＞加熱実験系
図１に示す加熱実験系を用いて実験を行った。本実験系はロータリキルンの構造を模したものであり、加熱を行いながら実験系を大気圧より若干低い圧力に保ち、空気を横に流すことができる。実験において、試料を試料容器３に入れ、ロータリーキルンなどの加熱装置２で加熱する。試料を温度センサ１で測定し、所定の温度で熱処理する。加熱装置２内を大気圧より若干低い圧力に保ち、空気１２を流す。加熱処理前、又は加熱処理中にも、試料と添加剤が反応しやすいように、試料を混合攪拌する。加熱処理前の場合、別個の混合攪拌装置を使用する。加熱処理中の場合、加熱装置内に混合攪拌手段を配置する。
【００１４】
蒸発した水銀は、搬送気体と共に矢印（ガスの流れ１３）の方に流れる。ガス分析用二連管４により搬送してきたガスを分析する。流量計５は、ガスの流量を測定する。圧力計６は、ガスの圧力を測定する。第１水銀捕集装置７は、過マンガン酸カリウムと硫酸溶液からなり水銀蒸気を捕集する。第２水銀捕集装置８は、活性炭を利用して、更に水銀を捕集する。減圧瓶９はシステム内の圧力を弱減圧状態に維持するため、アスピレータ（水流ポンプ）１０を作動させる。作動させる際、一時的に急激な圧力変化による負荷が装置内にかかるため装置が破損する可能性がある。この急激な圧力変化を減圧瓶９をアスピレータの前段に組み込むことによって緩和させることができる。圧力調整用アスピレータ１０は、アスピレータ（水流ポンプ）を作動させることにより装置内の空気を吸引し、圧力を９５ｋＰａ程度の弱減圧状態に設定する。尚、１１は、スライダックスである。
【００１５】
＜ロ＞実験条件
実験条件は、以下の通りである。
▲１▼加熱装置２の環境条件は、空気流量５００〜１０００ｍｌ／ｍｉｎ、加熱温度３００℃、装置内圧力９９〜９６ｋＰａであった。▲２▼試料は、水銀を硫化水銀として安定させた廃蛍光管の処理物であった。廃蛍光管処理物の水銀濃度は、６０ｐｐｍであった。この廃蛍光管の処理物は、金属水銀を硫化水銀とし、常温でガス化しないように安定化したものを用いた。▲３▼添加剤は、硫化鉄（ＦｅＳ）と石英砂であった。
▲４▼加熱時間は、５、１０、１５分間の３通りであった。
【００１６】
＜ハ＞処理手順
廃蛍光管処理物５ｇに硫化鉄（ＦｅＳ）を重量比で２％程度（０．１ｇ）混合し、加熱した。加熱昇温速度は３００℃まで２分程度に設定した。加熱昇温を行っている間も通風し装置内減圧は保持した。３００℃に達して後、５、１０、１５分間加熱した。加熱後、通風することにより５分程度で品温を１００℃以下にまで下げ、処理物を実験系より取り出し、対象物中の水銀含有量を計測した。
【００１７】
＜ニ＞結果
実施例１で処理した結果を表１に示す。試料の水銀の濃度は、加熱前は６０ｐｐｍであったものが、加熱後は０．０１ｐｐｍ以下となり、多量に除去できた。この減少は、加熱時間が５、１０、１５分間に係わらず、変化がなく、５分間と短時間で水銀を除去できることを示している。
【００１８】
【表１】

【００１９】
以下に、本発明の実施例２を説明する。
【００２０】
＜イ＞実験条件
実施例２の実験は、実施例１と同様、図１に示す加熱実験系を用いて、以下の実験条件で行った。
▲１▼加熱装置２の環境条件は、空気流量５００〜１０００ｍｌ／ｍｉｎ、加熱温度３００℃、装置内圧力９９〜９６ｋＰａであった。▲２▼試料は、水銀を硫化水銀として安定させた廃蛍光管の処理物であった。廃蛍光管処理物の水銀濃度は、５，０００ｐｐｍであった。この廃蛍光管の処理物は、金属水銀を硫化水銀とし、常温でガス化しないように安定化したものを用いた。▲３▼添加剤は、硫化鉄（ＦｅＳ）と過炭酸ナトリウムと石英砂であった。なお、二価鉄だけでも効果はあるが、石英砂を添加すると、石英砂中のシリカ鉱物の加熱時特性及び二価鉄の加熱変性により、より効率的な接触酸化還元反応が期待できる。▲４▼加熱時間は、５、１０、１５分間の３通りであった。
【００２１】
＜ロ＞処理手順と結果
廃蛍光管処理物５ｇに硫化鉄（ＦｅＳ）、過炭酸ナトリウムをそれぞれ重量比で２％程度（０．１ｇ）混合し、加熱した。加熱昇温速度は３００℃まで２分程度に設定した。加熱昇温を行っている間も通風し装置内減圧は保持した。３００℃に達して後、５、１０、１５分間加熱した。加熱後、通風することにより５分程度で品温を１００℃以下にまで下げ、処理物を実験系より取り出し、対象物中の水銀含有量を計測した。
【００２２】
その結果、いずれの試料も、水銀濃度は０．１ｐｐｍ以下であった。試料中の水銀が、蒸発気化したことによって、実験系内ガラス壁面に付着した水銀を回収し、その形態を判別した。その結果、金属水銀が回収できた。
【００２３】
【本発明の効果】
本発明は、以下のような効果を得ることができる。
＜イ＞本発明は、蛍光管や水銀電池などの水銀を含む廃棄物或いはこの処理物に含まれる水銀を効率よく除去することができる。
＜ロ＞本発明は、加熱温度を従来の高温加熱法に比べ、半分から約１／３程度にまで低く設定でき加熱時間も５〜１５分程度と短縮できる。
＜ハ＞本発明は、添加剤が鉄の硫化物であるため、自然界に鉱物として広く存在することもあり、添加混合したことによる二次危険性を考慮することがないので、人的安全性も向上し、処理コストも低く設定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水銀除去・取出装置

Claims (3)

1. 蛍光管や水銀電池の水銀を含む廃棄物或いはこの処理物に含まれる水銀を除去する方法として、
   ＦｅＳを含む鉄の化合物の添加剤及び石英砂を蛍光管や水銀電池の水銀を含む廃棄物或いはこの処理物に混合撹拌し、
   ５分〜１５分間、２００℃〜４００℃に加熱することによって、
   蛍光管や水銀電池の水銀を含む廃棄物或いはこの処理物から９９．９％以上の水銀を除去する方法。
2. 請求項１に記載の蛍光管や水銀電池の水銀を含む廃棄物或いはこの処理物から水銀を除去する方法において、
   添加剤は、２００℃〜４００℃の加熱状態で酸化作用を起こす過炭酸塩や過硫酸塩などの酸化剤を含むことを特徴とする、
   蛍光管や水銀電池の水銀を含む廃棄物或いはこの処理物から水銀を除去する方法。
3. 請求項１、２のいずれかに記載の蛍光管や水銀電池の水銀を含む廃棄物或いはこの処理物から水銀を除去する方法において、
   除去される水銀は、金属水銀として取り出されることを特徴とする、
   蛍光管や水銀電池の水銀を含む廃棄物或いはこの処理物から水銀を除去する方法。

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