JP5055852B2

JP5055852B2 - 鉄資源の回収方法

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Publication number: JP5055852B2
Application number: JP2006171324A
Authority: JP
Inventors: 貴夫小出
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2006-06-21
Filing date: 2006-06-21
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2026-06-21
Also published as: JP2008001931A

Description

本発明は、一般廃棄物または産業廃棄物の焼却によって発生する焼却灰から、再精錬可能な品質の鉄資源を回収し、有効利用するための鉄資源の回収方法に関する。

日本国内では、一般家庭から排出される都市ごみなどの一般廃棄物の大部分は、焼却処理されている。一般廃棄物の焼却処理によって発生する焼却灰の量は、年間およそ３００万トンである。また、産業廃棄物などの事業系可燃物の焼却処理によって発生する焼却灰の量は、年間およそ２００万トンである。
一般廃棄物や産業廃棄物の焼却によって発生する焼却灰は、一般的なストーカ炉（火格子炉）を用いた焼却による場合に、焼却炉底に残る焼却残渣（焼却主灰）と、集塵装置に捕集されるばいじん（焼却飛灰）に大別される。
焼却灰のうち、約９０％が焼却残渣であり、約１０％がばいじんである。これまで、これらの焼却灰はいずれも、主に埋め立て処分が施されてきた。

しかしながら、近年、既存の埋立処分場の残余年数が逼迫してきており、また、新規の埋め立て処分場立地も環境問題などの面から非常に難しい状況にある。そのため、焼却灰は、有効利用を図るために、粘土などの副原料と共に混合焼成されて煉瓦に加工されるか、あるいは、１０００℃前後の高温にて溶融されてスラグ化することにより減量化した後に、埋め立て処分が施されるか、または路盤材やコンクリート用骨材として再利用する試みがなされている。
さらに、セメント産業においては、セメント製造用天然原料の代替として焼却灰が利用されつつある。
しかしながら、焼却灰を用いた煉瓦や溶融スラグは、品質に劣るため需要が少なく、また鉛などの重金属類が溶出するという問題がある。これに加えて、煉瓦の焼成や、焼却灰の溶融スラグ化には多量のエネルギーが必要であり、その処理費用は非常に高価となる。

ところで、セメントは、酸化カルシウム（ＣａＯ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化鉄（III）（Ｆｅ_２Ｏ_３）を主成分としている。そのため、セメントには、これらの成分を含む廃棄物を原料として使用できるため、これまでに様々な廃棄物が利用されている。
しかしながら、一般廃棄物や産業廃棄物の焼却灰、溶融飛灰、セメントキルンパイパスダストなどには、かなり高濃度の塩素および／またはアルカリ金属が含まれている。セメント中に塩素が多量に含まれると、鉄筋コンクリートでは、鉄筋が腐食し、その耐久性が低下する。そのため、ＪＩＳ規格には、セメント中の塩素含有量を３５０ｐｐｍ以下と規定されている。同様に、セメント中にナトリウムやカリウムなどのアルカリ金属が多量に含まれると、このアルカリ金属がコンクリートを劣化させるアルカリ骨材反応の原因となる。そのため、ＪＩＳ規格には、セメント中の全アルカリ含有量をＲ_２Ｏ（Ｎａ_２Ｏ＋０．６５８Ｋ_２Ｏ）＝０．７５％以下と規定されている。

そこで、現在、焼却灰をセメント原料として使用するために、水洗処理により、焼却灰から塩素およびアルカリ金属を除去している。
また、このセメント原料の中間製品であるセメントクリンカの成分管理は厳密に行われている。例えば、最も大量に生産されている普通ポルトランドセメントの場合、鉄率（ＩｒｏｎＭｏｄｕｌｕｓ＝Ｉ．Ｍ．、Ａｌ_２Ｏ_３／Ｆｅ_２Ｏ_３）などの管理指標を用いて、セメントクリンカ中の鉄の含有量がＦｅ_２Ｏ_３＝２〜３％程度に管理されている。セメントクリンカ中の鉄の含有量が多くなると、セメントクリンカの組成が所定のものとならない、セメントキルンを安定に操業できない、セメントクリンカを粉砕し難くなるなどの問題が生じるため、鉄を多量に含む焼却灰をセメント原料として使用するには制限があった。

一方、近年、資源のリサイクルおよび環境負荷低減のために、廃棄物の分別回収が推進されているが、一般廃棄物には、日用品由来の空き缶、ブリキ片、釘、ボルト、ナット、ワッシャー、ペーパークリップ、ホッチキスの針、カッターナイフの刃、画鋲、蝶番、針金類、留め金類、釦、ファスナー、スプーン、フォーク、ナイフ、ビール瓶の蓋、使い捨てライターの部品、スプリング類、家電製品用機械部品などの小型鉄製品などの鉄くずが含まれている。従来、一般廃棄物からの鉄くずの分別回収は十分に行われず、一般廃棄物はそのまま焼却炉に投入され、最終的に焼却残渣の一部となって埋め立て処分されていた。

永久磁石や電磁石を用いた磁力選別によれば、焼却残渣から、上記の小型鉄製品由来の鉄くずを容易に回収できる。しかし、上記の小型鉄製品は、防錆や装飾のために、亜鉛、スズ、ニッケル、クロム、銅などによるめっきや、種々の顔料を含む塗装、あるいは琺瑯引きなどの表面処理が施されている。したがって、磁力選別によって回収された鉄くずは、上記の表面処理由来の不純物を含むため、そのままでは製鉄原料として利用することができなかった。
また、焼却残渣から回収された鉄くずの表面には、焼却過程で酸化されて酸化被膜が形成されている上に、廃棄物由来の硫黄、リン、塩素、アルカリ金属、有機物質などの不純物が付着している。
通常、鉄くずは、電気炉で溶融精錬され、建築用棒鋼などの鋼材に再生されている。しかし、鋼材に鉄くずに含まれる不純物が混入すると、強度が低下したり、脆性が増したりして、鋼材の品質が著しく低下する。
このようなことから、焼却残渣から回収された鉄くずは、鉄の含有量が６０％以上と高いにも関わらず、これまで、ほとんど資源化されることがなかった。

焼却残渣から回収した鉄くずから、鉄くずの再資源化に支障をきたす不純物（亜鉛、スズ、ニッケル、クロム、銅、硫黄、リン、塩素、アルカリ金属、有機物質など）を低コストで除去することができれば、鉄くずを鉄資源として再資源化することができる。しかしながら、鉄くずを単純に水洗処理するだけでは、不純物を除去することは極めて困難であった。
また、セメント産業では、セメント原料に対する鉄の含有量が制限されているばかりでなく、セメント原料に金属鉄が含まれると、セメント原料を粉砕する際に障害となるため、焼却残渣から回収された鉄くずはほとんど再利用されなかった。

そこで、廃棄物の減量化、ダイオキシン類排出低減、廃棄物からの鉄くずの回収のために、焼却残渣などを１０００℃前後の高温で溶融処理してスラグ化する廃棄物の溶融処理方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この廃棄物の溶融処理方法では、燃料溶融（表面溶融方式、旋回流方式、ロータリーキルン方式、コークスヘッド方式など）、または、電気溶融（アーク式、プラズマ式、電気抵抗式、誘電加熱方式など）のいずれかの溶融形式が用いられている。
特開２００２−１５６１１０号公報

しかしながら、上記の廃棄物の処理方法は、いずれの溶融形式を用いても、イニシャルコストおよびランニングコストが極めて高いという問題があった。
また、焼却残渣に含まれる鉄や銅などの金属は、還元雰囲気下では、溶融炉内で溶かされ、比重差から溶融スラグと分離された溶融メタルとして回収される。この溶融メタルは、製鋼上特に問題となる銅、スズ、リンなどの不純物を多く含むため、電気炉製鉄用原料として使用できなかった。また、この溶融メタルを低級鋳物材料として再溶融した場合、溶融メタルに含まれる不純物由来の白煙やガスが発生するなどの問題が多かった。
したがって、これまでに上記の廃棄物の溶融処理によって得られた溶融メタルは、一部が土木用重機などのカウンタバランス用ウェイトに使用されたことがあるものの、大部分が埋め立て処分されていた。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、不純物の含有量が少なく、鉄の含有量が多く、再資源化が可能な鉄資源を効率的に回収する鉄資源の回収方法を提供することを目的とする。

本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、焼却残渣から磁力選別した鉄くずに超高圧の水を噴射することにより、鉄くずに付着している不純物を効率的に除去することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の鉄資源の回収方法は、焼却残渣を粉砕処理した後、粉砕された前記焼却残渣から粒径２ｍｍ未満の微粒分を除去し、その後に前記焼却残渣から鉄くずを磁力選別し、この磁力選別した鉄くずに高圧の水を噴射し、この鉄くずに付着している酸化被膜、塗膜、及び錆を除去することを特徴とする。

本発明の鉄資源の回収方法は、前記焼却残渣から鉄くずを磁力選別する前に、前記焼却残渣から粒径２ｍｍ未満の微粒分を除去することが好ましい。

本発明の鉄資源の回収方法は、前記焼却残渣から鉄くずを磁力選別する前に、前記焼却残渣を粉砕することが好ましい。

本発明の鉄資源の回収方法は、前記磁力選別により鉄くずが取り除かれた焼却残渣を、セメント原料として用いることが好ましい。

本発明の鉄資源の回収方法は、前記高圧の水の吐出圧力は、１００ＭＰａ以上かつ２５０ＭＰａ以下であることが好ましい。

本発明の鉄資源の回収方法は、前記高圧の水は、研磨剤を含有してなることが好ましい。

本発明の鉄資源の回収方法は、前記の高圧の水の噴射による不純物の除去処理を２回以上繰り返すことが好ましい。

本発明の鉄資源の回収方法によれば、焼却残渣から鉄くずを磁力選別し、この磁力選別した鉄くずに高圧の水を噴射し、この鉄くずに付着している不純物を除去するので、これまで廃棄物として大半が埋立処分されていた焼却残渣に含まれる鉄くずを、低コストで再資源化することができる。

本発明の鉄資源の回収方法の最良の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

本発明の鉄資源の回収方法は、焼却残渣から鉄くずを磁力選別し、この磁力選別した鉄くずに高圧の水を噴射し、この鉄くずに付着している不純物を除去する方法である。

本発明において、焼却残渣とは、一般廃棄物または産業廃棄物の焼却によって発生したものである。
なお、一般廃棄物とは、一般家庭の日常生活に伴って生じた廃棄物（生ごみ、不燃性ごみ、粗大ごみなど）の「家庭系一般廃棄物」と、事業活動に伴って生じた廃棄物のうち産業廃棄物以外の廃棄物の「事業系一般廃棄物」とに分類される、いわゆる都市ごみのことである。
また、産業廃棄物は、事業活動に伴って生じた廃棄物であって、燃え殻、汚泥、廃油、廃酸、廃アルカリ、廃プラスチック類の６種類と、その他「廃棄物の処理及び清掃に関する法律施行令」で定めるゴムくず、金属くず、ガラスくずなどの１３種類の計１９種類の廃棄物のことである。

本発明において、鉄くずとは、一般廃棄物または産業廃棄物に含まれる日用品由来の空き缶、ブリキ片、釘、ボルト、ナット、ワッシャー、ペーパークリップ、ホッチキスの針、カッターナイフの刃、画鋲、蝶番、針金類、留め金類、釦、ファスナー、スプーン、フォーク、ナイフ、ビール瓶の蓋、使い捨てライターの部品、スプリング類、家電製品用機械部品などの小型鉄製品などのことである。

本発明において、鉄くずに含まれる不純物は、上記の小型鉄製品の防錆や装飾のために施されためっき、塗装、琺瑯引きなどの表面処理に由来するもの、一般廃棄物または産業廃棄物の焼却過程で鉄くずの表面が酸化されて形成された酸化被膜、鉄くずの表面の錆、鉄くずの表面に付着した一般廃棄物または産業廃棄物に由来する硫黄、リン、塩素、アルカリ金属、有機物質などの汚れのことである。

焼却残渣から鉄くずを磁力選別する方法としては、特に限定されるものではないが、一般的な永久磁石や電磁石を用いたドラム型磁力選別機、プーリー型磁力選別機、吊下型磁力選別機、対極型磁力選別機などによる選別方法が挙げられる。
焼却残渣から鉄くずを磁力選別することにより、鉄くずを再資源化する際の忌避物である銅製品、スズ製品、ニッケルおよびクロムを多量に含むステンレス製品などが、鉄くずに混入することを防止できる。

本発明では、焼却残渣から鉄くずを磁力選別する前に、焼却残渣から不純物を多く含む粒径２ｍｍ未満の微粒分を分離、除去することが好ましい。すなわち、微細な砂鉄状の鉄くずは、その表面に存在する錆び、酸化被膜、汚れなどの不純物が多く、再資源化が難しいため、あらかじめ篩などを用いて、焼却残渣から鉄くずを磁力選別する前に、焼却残渣から粒径２ｍｍ未満の微粒分を分離、除去し、焼却残渣の粗大分を磁力選別することが好ましい。このように、焼却残渣から鉄くずを磁力選別する前に、焼却残渣から粒径２ｍｍ未満の微粒分を除去することにより、より不純物が少なく、すなわち、より鉄の含有率が高く、再資源化が容易な鉄くずを回収することができる。
例えば、篩を使用して、焼却残渣から粒径２ｍｍ未満の微粉分を分離、除去する場合、使用する篩の目開きを２ｍｍ程度とする。

ところで、一般廃棄物または産業廃棄物の焼却によって発生する焼却残渣（焼却主灰）は、焼却炉内で局所的に高温に曝されると、焼却残渣に含まれるガラス類や金属アルミニウムなどが溶融して粗大化する。したがって、焼却炉から排出される焼却残渣（焼却主灰）は、粗大粒子と微粉とが混在した塊状をなすことがある。このような塊状の焼却残渣がある場合、篩などを用いて、焼却残渣から粒径２ｍｍ未満の微粒分を除去することは困難である。そこで、塊状の焼却残渣がある場合、この塊状の焼却残渣を、ボールミルやジョークラッシャーなどの粉砕装置により粉砕した後、篩などを用いて、焼却残渣から粒径２ｍｍ未満の微粒分を除去する。

高圧の水は、ウォータージェットと呼ばれ、超高圧ポンプにより加圧加速された水であり、その猛烈な衝突力を利用してコンクリート構造物のはつり、鋼構造物の塗膜や錆びの除去、あるいは、切断などに利用されているものである。高圧の水を発生する装置は比較的安価で、かつ、ランニングコストも安価である。

焼却残渣から磁力選別した鉄くずに噴射する高圧の水の吐出圧力は、１００ＭＰａ以上かつ２５０ＭＰａ以下であることが好ましく、１５０ＭＰａ以上かつ２００ＭＰａ以下であることがより好ましい。
高圧の水の吐出圧力が１００ＭＰａ未満では、鉄くずの表面に存在する錆び、酸化被膜、汚れなどの不純物を十分に除去することが出来ない。一方、高圧の水の吐出圧力が２５０ＭＰａを超えると、水の鉄くずに対する衝突エネルギーが大きいため、鉄くずの表面に存在する錆び、酸化被膜、汚れなどの不純物の除去効率が高くなるものの、従来技術よりも高コストになる。なお、高圧の水の吐出圧力とそれを発生させる超高圧ポンプの価格は比例するため、処理対象となる鉄くずの性状に合せて適切な処理コストとなるように、高圧の水の吐出圧力、および、それを発生させる装置を選択することが好ましい。

さらに、高圧の水の吐出量は、処理対象となる鉄くずの量に応じて適宜調整されるが、通常、鉄くずの３〜１０倍程度に調整される。このように高圧の水の吐出量を鉄くずの３〜１０倍程度に調整することにより、鉄くずの表面に存在する錆び、酸化被膜、汚れなどの不純物の除去率はおよそ９０％に達する。

また、本発明では、鉄くずの表面に存在する錆び、酸化被膜、汚れなどの不純物を、短時間に効率的に除去するために、高圧の水は研磨剤（砥剤）を適量含有していてもよい。
研磨剤としては、高圧の水を噴射した後の鉄くずを篩い分けした場合、篩下にくるものであり、かつ、セメント原料内に残留しても問題ないものが用いられる。このような研磨剤としては、例えば、ガーネット、アルミナ、ケイ砂などの安価なものが用いられる。

また、本発明では、上述の高圧の水の噴射による鉄くずに含まれる不純物の除去処理を２回以上繰り返すことが好ましい。このように高圧の水の噴射による処理を２回以上繰り返すことにより、１回の処理よりも、鉄くずに含まれる不純物の除去率をより高めることができる。

なお、磁力選別により鉄くずが取り除かれた焼却残渣、あるいは、高圧の水の噴射により鉄くずから除去された砂鉄状または泥状の不純物を篩い分けすることによって得られた粒径２ｍｍ未満の焼却残渣から、別途、水洗処理などにより砂鉄状または泥状の不純物を除去すれば、これらの焼却残渣をセメント原料として用いることもできる。

次に、焼却残渣から磁力選別により回収された鉄くずに高圧の水を噴射する方法を説明する。
まず、焼却残渣から磁力選別により回収された鉄くずを、密閉可能な円筒型の容器に入れる。
次いで、円筒型の容器に、中心部に孔を設けた蓋を被せ、この蓋をボルトなどで円筒型の容器に固定する。
次いで、蓋の孔に、高圧の水を噴射するノズル先端を隙間なく挿入する。
次いで、ノズル先端から円筒型の容器内に、吐出圧力１００ＭＰａ以上かつ２５０ＭＰａ以下、鉄くず１ｋｇに対して吐出量１リットル／分以上かつ３リットル／分以下の高圧の水を、１分以上かつ６分以下噴射する。

鉄くずを入れる容器としては、特に限定されないが、容器と同一の材質からなる蓋により密閉可能であり、その内部に１００ＭＰａ以上かつ２５０ＭＰａ以下の高圧の水を噴射しても、変形したり、破損したりしない材質および厚みを有するものが用いられる。
このような容器の材質としては、鋳鉄、炭素鋼などの一般的な鉄鋼製品が挙げられる。
また、このような材質からなる容器の厚みは、１０ｍｍ以上であることが好ましい。
さらに、容器の形状は、円筒型に限定されないが、鉄くずを入れた容器内に高圧の水を噴射した際、高圧の水による乱流が生じ易い内部形状を有するものが好ましい。鉄くずを入れた容器内に高圧の水を噴射した際、高圧の水による乱流が生じれば、鉄くずの表面に存在する不純物をより効率的に除去することができる。

上述のように高圧の水を噴射することにより不純物を除去した鉄くずを、篩などを用いて分離、回収して、回収金属を得る。

本発明の鉄資源の回収方法によれば、焼却残渣から鉄くずを磁力選別し、この磁力選別した鉄くずに高圧の水を噴射し、この鉄くずに付着している不純物を除去するので、従来技術よりも低コスト、かつ、非常に高い効率にて、鉄くずの表面に存在する錆び、酸化被膜、汚れなどの不純物を除去することができる。したがって、これまでに廃棄物として大半が埋立処分されていた鉄くずを再資源化することができるとともに、廃棄物として大半が埋立処分されていた焼却残渣をセメント原料として多量に使用することが可能となり、埋立処分量を低減することができ、製鋼用鉄鉱石および石炭などの天然資源の使用量を節減することができるため、社会的、経済的なメリットは大きい。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

「使用材料」
廃棄物として、２４時間連続運転、焼却能力１５０ｔ／日のストーカ式都市ゴミ焼却炉より回収された実機焼却残渣（焼却主灰）を用いた。
鉄くずとして、上記のストーカ式都市ゴミ焼却炉に併設され、溶融能力２ｔ／時間の焼却残渣処理用のプラズマ式溶融炉より回収された溶融メタルを用いた。
また、水は水道水を用いた。
「使用装置」
高圧の水を廃棄物に噴射する装置として、ウォータージェット（コンクリート構造物などのはつり用、最高吐出圧力２５２ＭＰａ、定格吐出量１リットル／分）を用いた。
「焼却残渣の前処理」
焼却残渣は、後工程にて溶融炉に投入される前の乾燥状態のものを２０ｋｇ使用した。
まず、目開き２ｍｍの篩を用いて、焼却残渣を、粒径２ｍｍ以上の粗大分と、粒径２ｍｍ未満の微粉分とに分離した。
その後、焼却残渣のうち、粒径２ｍｍ以上の粗大分を磁力選別し、鉄くずを分離、回収した。
磁力選別によって回収した鉄くずを目視観察すると、この鉄くずには、釘、針金片、ペーパークリップ、ビス、ナット、ワッシャー、ブリキ片などの小型鉄製品が多数含まれていることが確認された。また、これらの小型鉄製品の表面は廃棄物の焼却過程で酸化されており、また、これらの小型鉄製品の表面には、塗膜、廃棄物由来の汚れや錆などが多量に付着していた。

「焼却残渣の組成」
焼却残渣について、磁力選別によって回収された鉄くず、粒径２ｍｍ未満の微粒分、磁力選別によって鉄くずが除去された粒径２ｍｍ以上の粗大分の含有量を表１に示す。また、各成分における鉄含有量を表１に示す。

「鉄くずの成分の分析」
ＪＩＳ規格のＧ１２５８「鉄及び鋼−誘導結合プラズマ発光分光分析方法」で定める測定方法に準拠して、回収した鉄くずについて、鉄、ニクロム、ニッケル、銅、リン、スズ、亜鉛の含有量を測定した。
回収した鉄くずを縮分した試料１００ｇを切断および切削研磨した後、さらに１ｇに縮分した。
この縮分試料１ｇをテフロン（登録商標）ビーカーに入れて、王水（塩酸３：硝酸１）２５ｍｌを加えた後、テフロン（登録商標）ビーカーに時計皿で蓋をして、約１４０〜１５０℃の砂浴上で穏やかに３時間加熱した。
次いで、この試料を放冷し、孔径０．２０μｍのガラス繊維フィルターを用いて全量を濾過した後、０．１Ｎ塩酸によりガラス繊維フィルターを洗浄しながら希釈して、１０００ｍｌの希釈溶液を調製した。
この希釈溶液から１０ｍｌを分取し、内部標準物質としてスカンジウム（Ｓｃ）１０ｍｇ／ｍｌ溶液０．１ｍｌと、０．１Ｎ塩酸とを加えて希釈し、１００ｍｌの希釈溶液を調製した（試料を１万倍に希釈）。
その後、ＩＣＰ−ＡＥＳ（誘導結合プラズマ発光分光分析装置）を用いて、この希釈溶液に含まれる鉄、ニクロム、ニッケル、銅、リン、スズ、亜鉛の量を測定した。

「鉄くずの塩素の含有量の分析」
ＪＩＳ規格のＲ５２０２「ポルトランドセメントの化学分析方法」で定める測定方法に準拠して、回収した鉄くずについて、塩素の含有量を測定した。
回収した鉄くずを縮分した試料１００ｇを切断および切削研磨した後、さらに５ｇに縮分した。
この縮分試料５ｇをガラスビーカーに入れて、３Ｎ硝酸５０ｍｌを加えた後、約１４０〜１５０℃の砂浴上で穏やかに加熱分解した。
次いで、この試料中に共存する硫化物イオンを酸化するために、３０％過酸化水素水を４ｍｌ加え、ガラスビーカーに時計皿で蓋をして、濃い赤褐色が消えるまで約１４０〜１５０℃の砂浴上で加熱し、さらに数秒間静かに煮沸した。
次いで、この試料を放冷した後、電位差滴定装置を用いて硝酸銀を滴定して塩化物イオンの濃度を測定し、その結果から塩素の含有量を算出した。

「実施例１」
２０℃の恒温室内にて、内径１５０ｍｍ、内部高さ３００ｍｍ、厚み約１０ｍｍの鋳鉄製円筒型容器に、上記処理済みの焼却残渣を磁力選別して得られた鉄くず４００ｇを加え、中心部に直径４０ｍｍの孔を設けた外径１８０ｍｍ、厚み５ｍｍの鋼鉄製の蓋を被せ、この蓋を直径５ｍｍの鋼鉄製ボルト４本で鋳鉄製円筒型容器に固定した。
次いで、鋼鉄製の蓋の孔に、ウォータージェットのノズル先端を隙間なく挿入した。
次いで、水道水を吐出圧力２５０ＭＰａ、吐出量１リットル／分のウォータージェットとして、鋳鉄製円筒型容器内に３分間噴射した。
ウォータージェットの噴射終了後、目開き２ｍｍの鉄製篩に鋳鉄製円筒型容器の中身を移し、不純物により懸濁した水を分離、除去して、回収金属Ａを得た。
目開き２ｍｍの鉄製篩へ鋳鉄製円筒型容器の中身を移し、不純物の懸濁した水を分離除去し、回収金属Ａを得た。

「実施例２」
実施例１で得られた回収金属Ａを鋳鉄製円筒型容器に戻し、再度、水道水を吐出圧力２５０ＭＰａ、吐出量１リットル／分のウォータージェットとして、鋳鉄製円筒型容器内に３分間噴射した後、実施例１と同様の手順により固液分離を行い、回収金属Ｂを得た。

「実施例３」
実施例１と同様の手順により、水道水を吐出圧力１００ＭＰａ、吐出量１リットル／分のウォータージェットとして、鋳鉄製円筒型容器内に３分間噴射した後、固液分離を行い、回収金属Ｃを得た。

「実施例４」
実施例１で得られた回収金属Ａを鋳鉄製円筒型容器に入れ、水道水を吐出圧力１００ＭＰａ、吐出量１リットル／分のウォータージェットとして、鋳鉄製円筒型容器内に３分間噴射する処理を２回繰り返した後、実施例１と同様の手順により固液分離を行い、回収金属Ｄを得た。

「比較例１」
実施例１と同様の手順により、水道水を吐出圧力５０ＭＰａ、吐出量１リットル／分のウォータージェットとして、鋳鉄製円筒型容器内に３分間噴射した後、固液分離を行い、回収金属Ｅを得た。

「比較例２」
実施例１と同様の手順により、水道水を吐出圧力５０ＭＰａ、吐出量１リットル／分のウォータージェットとして、鋳鉄製円筒型容器内に３分間噴射する処理を２回繰り返した後、固液分離を行い、回収金属Ｆを得た。

「比較例３」
２０℃恒温室内にて、実施例１と同じ鋳鉄製円筒型容器に、上記処理済みの焼却残渣を磁力選別して得られた鉄くず５００ｇを加え、水道水３リットルを加えて、小型ハンドミキサーにより、鉄くずと水道水の混合物を３分間高速攪拌した後、実施例１と同様の手順により固液分離を行い、回収金属Ｇを得た。

「比較例４」
比較例３で得られた回収金属Ｇを鋳鉄製円筒型容器に戻し、再度、水道水３リットルを加えて、小型ハンドミキサーにより、鉄くずと水道水の混合物を３分間高速攪拌した後、実施例１と同様の手順により固液分離を行い、回収金属Ｈを得た。

実施例１〜４で得られた回収金属Ａ〜Ｄ、および、比較例１〜４で得られた回収金属Ｅ〜Ｈを、それぞれ耐熱性プラスチック製バットに入れ、１０５℃にて３時間乾燥した。その後、回収金属Ａ〜Ｈについて、上述のＪＩＳ規格のＧ１２５８「鉄及び鋼−誘導結合プラズマ発光分光分析方法」で定める測定方法に準拠する方法により、鉄くずの成分の分析を行った。また、回収金属Ａ〜Ｈについて、上述のＪＩＳ規格のＲ５２０２「ポルトランドセメントの化学分析方法」で定める測定方法に準拠する方法により、鉄くずの塩素の含有量を測定した。その結果を表２に示す。

「比較例５」
比較として、未処理の鉄くずについて、上述のＪＩＳ規格のＧ１２５８「鉄及び鋼−誘導結合プラズマ発光分光分析方法」で定める測定方法に準拠する方法により、成分の分析を行った。また、未処理の鉄くずについて、上述のＪＩＳ規格のＲ５２０２「ポルトランドセメントの化学分析方法」で定める測定方法に準拠する方法により、塩素の含有量を測定した。その結果を表２に示す。

「比較例６」
比較として、溶融炉から回収された溶融メタルについて、上述のＪＩＳ規格のＧ１２５８「鉄及び鋼−誘導結合プラズマ発光分光分析方法」で定める測定方法に準拠する方法により、成分の分析を行った。また、溶融炉から回収された溶融メタルについて、上述のＪＩＳ規格のＲ５２０２「ポルトランドセメントの化学分析方法」で定める測定方法に準拠する方法により、塩素の含有量を測定した。その結果を表２に示す。

実施例１〜４と、比較例５とを比べると、ウォータージェットの吐出圧力を１００ＭＰａまたは２５０ＭＰａ、吐出量１リットル／分のウォータージェットを３分間、鉄くずに噴射することにより、回収金属Ａ〜Ｄにおける鉄の含有量は約８６〜約９１％と高い上に、クロム、ニッケル、銅、リン、亜鉛、塩素などの不純物の量が半分以下に低減されたことが分かった。
また、実施例１と実施例２、並びに、実施例３と実施例４を比べると、ウォータージェットの吐出圧力を一定とし、ウォータージェットによる鉄くずの洗浄回数を１回から２回に増やすことにより、回収金属Ａ〜Ｄにおける鉄の含有量が増えることが確認された。
さらに、目視観察の結果、実施例１〜４の回収金属Ａ〜Ｄに含まれていた釘、針金片、ペーパークリップ、ビス、ナット、ワッシャー、ブリキ片などの小型鉄製品の表面に存在していた酸化被膜、塗膜、汚れ、錆などの不純物はほとんど除去され、回収金属Ａ〜Ｄは鉄の金属光沢が出現していることが確認された。

比較例１および比較例２と、比較例５とを比べると、ウォータージェットの吐出圧力を５０ＭＰａ、吐出量１リットル／分のウォータージェットを３分間、鉄くずに噴射することにより、回収金属Ｅ、回収金属Ｆにおける鉄の含有量は約６７〜約６８％と低いだけでなく、クロム、ニッケル、銅、リン、亜鉛、塩素などの不純物の量が十分に低減されていないことが分かった。
また、目視観察の結果、比較例１の回収金属Ｅ、比較例２の回収金属Ｆに含まれていた釘、針金片、ペーパークリップ、ビス、ナット、ワッシャー、ブリキ片などの小型鉄製品の表面に存在していた酸化被膜、塗膜、汚れ、錆などの不純物が大部分残存していることが確認された。

比較例３および比較例４と、比較例５とを比べると、水道水と鉄くずの混合物を単純に３分間、高速攪拌しても、回収金属Ｇ、回収金属Ｈにおける鉄の含有量は約６４％と低いだけでなく、クロム、ニッケル、銅、リン、亜鉛、塩素などの不純物の量が十分に低減されていないことが分かった。
また、比較例３と比較例４とを比べると、高速攪拌による鉄くずの洗浄回数を１回から２回に増やしても、回収金属Ｇ、回収金属Ｈにおける鉄の含有量はほとんど変わらないことが確認された。

比較例５から、未処理の鉄くずは、鉄の含有量が約６１％と低く、クロム、ニッケル、銅、リン、亜鉛、塩素などの不純物が比較的多く含まれていることが確認された。
また、比較例６から、溶融メタルは、鉄の含有量が約８２％と高いものの、製鋼上の不純物である銅およびリンの含有量がそれぞれ約３％と極めて高いことが確認された。

以上の結果から、ウォータージェットの吐出圧力を１００ＭＰａまたは２５０ＭＰａとし、ウォータージェットを鉄くずに噴射することにより、焼却残渣から不純物が除去された鉄資源を回収できることが分かった。

Claims

焼却残渣を粉砕処理した後、粉砕された前記焼却残渣から粒径２ｍｍ未満の微粒分を除去し、その後に前記焼却残渣から鉄くずを磁力選別し、この磁力選別した鉄くずに高圧の水を噴射し、この鉄くずに付着している酸化被膜、塗膜、及び錆を除去することを特徴とする鉄資源の回収方法。
前記磁力選別により鉄くずが取り除かれた焼却残渣を、セメント原料として用いることを特徴とする請求項１に記載の鉄資源の回収方法。
前記高圧の水の吐出圧力は、１００ＭＰａ以上かつ２５０ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の鉄資源の回収方法。
前記高圧の水は、研磨剤を含有してなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の鉄資源の回収方法。
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の高圧の水の噴射による不純物の除去処理を２回以上繰り返すことを特徴とする鉄資源の回収方法。