JP5263473B2 - 未利用資源からの金属回収方法及び金属回収装置 - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、ペトロコークやオイルサンドなどの炭素を多く含む石油系の未利用資源からニッケルなどの金属を回収するのに用いられる未利用資源からの金属回収方法及び金属回収装置に関するものである。
従来、上記したようなペトロコークなどの炭素を多く含む石油系の未利用資源は、有価金属であるニッケルやバナジウムを含んでいるほか、燃焼時に悪影響を及ぼす硫黄も多く含んでいるので、ペトロコークなどの石油系未利用資源を単純に燃焼させてその熱を有効利用するのには無理がある。
例えば、反応器を用いてオイルサンドを分解する場合には、その反応の副産物としてコーク（ペトロコークの一つ）が生じるが、このコークのうちの反応器作動用燃料として使用される一部のコークを除く大半の残渣コークは、ニッケルやバナジウムを含んでいるにもかかわらず、上記した理由により未燃焼のまま放置されているのが現状である。
例えば、反応器を用いてオイルサンドを分解する場合には、その反応の副産物としてコーク（ペトロコークの一つ）が生じるが、このコークのうちの反応器作動用燃料として使用される一部のコークを除く大半の残渣コークは、ニッケルやバナジウムを含んでいるにもかかわらず、上記した理由により未燃焼のまま放置されているのが現状である。
近年において、上記したような石油系未利用資源からニッケルなどの有価金属を回収しようとする試みが成されており、一例として、石油系未利用資源を部分酸化するガス化炉本体から排出される未反応物と気相からの析出物をポーラスフィルタで分離し、別置きの燃焼／ガス化炉へ導いて熱又は高カロリーガスとしてエネルギを回収し、燃焼／ガス化炉からの排ガスを通過させる水浴をこの燃焼／ガス化炉の下方に設けて未燃焼分に含まれていた金属を分離するようにしたガス化装置がある（例えば、特許文献１参照）。
特開平7-150148号公報
ところが、上記したガス化装置では、燃焼／ガス化炉からの排ガスが水浴を通過するように成すことで、未燃焼分に含まれていた金属を回収するようにしているので、重金属類やアルカリ金属類を主成分とする化合物を回収することはできるものの、特定の金属を分離して回収することはできない。
また、複数種の金属が混在した状態で回収される化合物から特定の金属を分離して取り出すには多大な手間隙を要することから、このガス化装置を用いたとしても、特定の金属の回収までには至らないのが現状である。
また、複数種の金属が混在した状態で回収される化合物から特定の金属を分離して取り出すには多大な手間隙を要することから、このガス化装置を用いたとしても、特定の金属の回収までには至らないのが現状である。
本発明は、上記した課題を解決するためになされたもので、従来において有効に利用されていない未利用資源、とくに、石油系未利用資源から高濃度の金属を容易且つ迅速に回収することができ、加えて、回収した金属が有価金属である場合には、その売却益の一部で回収費用を賄い得る未利用資源からの金属回収方法及び金属回収装置を提供することを目的としている。
本発明は、未利用資源、例えば、石油系未利用資源に含まれる有機物と結合したニッケルやバナジウムを部分酸化させると、無機の化合物ができることを利用したものであり、本発明の請求項１に係る未利用資源からの金属回収方法は、酸素の供給量を制御しつつ前記未利用資源を燃焼させて、この未利用資源に含まれる有機物と結合している金属を部分酸化させ、これで生じる無機化合物の堆積物から金属を回収する構成としたことを特徴としており、この未利用資源からの金属回収方法の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
本発明の請求項２に係る未利用資源からの金属回収方法は、前記未利用資源に含まれる炭素を部分酸化させて、燃料もしくは化学原料として利用可能なガスを生じさせる構成としている。
本発明の請求項３に係る未利用資源からの金属回収方法は、回収金属が、ニッケル及びバナジウムの有価金属である構成としている。
一方、本発明の請求項４に係る発明は、未利用資源から重金属を回収する未利用資源からの金属回収装置であって、酸素供給部と、この酸素供給部から所定量の酸素を導入して前記未利用資源を燃焼させて、この未利用資源に含まれる有機物と結合している金属を部分酸化させる部分酸化炉を備え、前記部分酸化により生じた前記金属を含む無機化合物の堆積物から金属を回収するべく前記堆積物を前記部分酸化炉から取り出し可能とした構成としている。
本発明の請求項３に係る未利用資源からの金属回収方法は、回収金属が、ニッケル及びバナジウムの有価金属である構成としている。
一方、本発明の請求項４に係る発明は、未利用資源から重金属を回収する未利用資源からの金属回収装置であって、酸素供給部と、この酸素供給部から所定量の酸素を導入して前記未利用資源を燃焼させて、この未利用資源に含まれる有機物と結合している金属を部分酸化させる部分酸化炉を備え、前記部分酸化により生じた前記金属を含む無機化合物の堆積物から金属を回収するべく前記堆積物を前記部分酸化炉から取り出し可能とした構成としている。
本発明の請求項５に係る発明は、前記未利用資源に含まれる炭素を部分酸化させて生じる燃料もしくは化学原料として利用可能なガスを前記部分酸化炉から回収可能とした構成としている。
本発明の請求項１に係る未利用資源からの金属回収方法及び請求項４に係る金属回収装置では、未利用資源、例えば、石油系未利用資源を燃焼させるに際して、酸素の供給量を制御して完全燃焼させるのに必要な量の半分程度の酸素を供給すると、石油系未利用資源に含まれる有機物と結合した重金属が部分酸化して無機の化合物となる。
つまり、従来成す術なく放置されていた石油系未利用資源中の金属を容易且つ迅速にそして高純度で回収することができる。
つまり、従来成す術なく放置されていた石油系未利用資源中の金属を容易且つ迅速にそして高純度で回収することができる。
また、本発明の請求項２に係る未利用資源からの金属回収方法及び請求項５に係る金属回収装置では、上記した構成としているので、資源のより一層の有効利用が可能になる。
さらに、本発明の請求項３に係る未利用資源からの金属回収方法では、上記した構成としたから、重金属が部分酸化してなる無機化合物を集めれば、高濃度の有価金属を回収し得ることとなり、加えて、回収した有価金属を売却して得た利益の一部で金属回収コストを賄うことが可能になる。
さらに、本発明の請求項３に係る未利用資源からの金属回収方法では、上記した構成としたから、重金属が部分酸化してなる無機化合物を集めれば、高濃度の有価金属を回収し得ることとなり、加えて、回収した有価金属を売却して得た利益の一部で金属回収コストを賄うことが可能になる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態による未利用資源からの金属回収装置を示しており、この実施形態では、石油系の未利用資源としてのペトロコークからニッケル及びバナジウムの二種類の金属を回収する場合を例に挙げて説明する。
図１に示すように、この金属回収装置１は、酸素供給部２と、この酸素供給部２から酸素が供給されると共に資源供給部３から未利用資源としてのペトロコークＰが供給される部分酸化炉４を備えている。
図１は、本発明の一実施形態による未利用資源からの金属回収装置を示しており、この実施形態では、石油系の未利用資源としてのペトロコークからニッケル及びバナジウムの二種類の金属を回収する場合を例に挙げて説明する。
図１に示すように、この金属回収装置１は、酸素供給部２と、この酸素供給部２から酸素が供給されると共に資源供給部３から未利用資源としてのペトロコークＰが供給される部分酸化炉４を備えている。
酸素供給部２では、部分酸化炉４に対する酸素供給量の制御が可能となっており、部分酸化炉４では、酸素供給部２から制御された所定量の酸素（完全燃焼させるのに必要な量の半分程度の酸素）を導入してペトロコークＰを燃焼させ、このペトロコークＰに含まれる有機物と結合しているニッケル及びバナジウムを部分酸化させるようになっている。
この場合、上記部分酸化により生じた灰分（無機化合物の堆積物）Ｔを部分酸化炉４から取り出し可能としており、この部分酸化炉４から取り出した灰分Ｔは灰分収容部５に収容され、この灰分収容部５においてニッケル及びバナジウムの回収が成されるようになっている。
この場合、上記部分酸化により生じた灰分（無機化合物の堆積物）Ｔを部分酸化炉４から取り出し可能としており、この部分酸化炉４から取り出した灰分Ｔは灰分収容部５に収容され、この灰分収容部５においてニッケル及びバナジウムの回収が成されるようになっている。
また、この金属回収装置１では、ペトロコークＰに含まれる炭素を部分酸化させて生じる燃料もしくは化学原料として利用可能なガスを部分酸化炉４から回収可能としており、この部分酸化炉４から回収したガスはガス収容部６に収容されるようになっている。
この金属回収装置１では、部分酸化炉４に対して酸素供給部２から所定量の酸素を導入すると共に資源供給部３から未利用資源としてのペトロコークＰを導入して燃焼を開始すると、図２に示すように、ペトロコークＰに含まれる有機物と結合しているニッケルＮｉ及びバナジウムＶや炭素Ｃが部分酸化される。
この金属回収装置１では、部分酸化炉４に対して酸素供給部２から所定量の酸素を導入すると共に資源供給部３から未利用資源としてのペトロコークＰを導入して燃焼を開始すると、図２に示すように、ペトロコークＰに含まれる有機物と結合しているニッケルＮｉ及びバナジウムＶや炭素Ｃが部分酸化される。
そして、この部分酸化により生じた灰分Ｔを部分酸化炉４から取り出して灰分収容部５に収容し、この灰分収容部５において灰分ＴからニッケルＮｉ及びバナジウムＶを回収する。
この際、部分酸化炉４内では、炭素の部分酸化により燃料もしくは化学原料として利用可能な一酸化炭素等のガスＧが生じており、このガスＧをガス収容部６に収容する。この炭素の部分酸化において、炭素が一酸化炭素まで分解する反応には発熱を伴うので、部分酸化に必要な温度が保たれることとなる。
この際、部分酸化炉４内では、炭素の部分酸化により燃料もしくは化学原料として利用可能な一酸化炭素等のガスＧが生じており、このガスＧをガス収容部６に収容する。この炭素の部分酸化において、炭素が一酸化炭素まで分解する反応には発熱を伴うので、部分酸化に必要な温度が保たれることとなる。
上記のようにして金属回収装置１を作動させたところ、図３の白抜き部分に示すように、バナジウムＶが約２０％ガス化すると共にニッケルＮｉが約５％ガス化し、炭素Ｃの大半が燃料として利用可能なガスＧとして回収された。
すなわち、部分酸化炉４内においてガス化されずに残った灰分Ｔから、図３の斜線部分に示すように、バナジウムＶが約８０％回収され、ニッケルＮｉが約９５％回収された。
したがって、この実施形態における金属回収装置１を用いた金属回収方法によれば、従来成す術なく放置されていたペトロコークＰ中のニッケルＮｉ及びバナジウムＶを容易且つ迅速にそして高純度で回収可能なことが実証できた。
すなわち、部分酸化炉４内においてガス化されずに残った灰分Ｔから、図３の斜線部分に示すように、バナジウムＶが約８０％回収され、ニッケルＮｉが約９５％回収された。
したがって、この実施形態における金属回収装置１を用いた金属回収方法によれば、従来成す術なく放置されていたペトロコークＰ中のニッケルＮｉ及びバナジウムＶを容易且つ迅速にそして高純度で回収可能なことが実証できた。
また、この実施形態では、炭素Ｃを部分酸化炉４において部分酸化するようにしているので、炭素Ｃのより一層の有効利用が可能になる。
なお、上記した実施形態では、未利用資源として石油系未利用資源であるペトロコークからニッケル及びバナジウムの二種類の金属を回収する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。
なお、上記した実施形態では、未利用資源として石油系未利用資源であるペトロコークからニッケル及びバナジウムの二種類の金属を回収する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。
１ 金属回収装置
２ 酸素供給部
４ 部分酸化炉
Ｃ 炭素
Ｇ 燃料として利用可能なガス
Ｎｉ ニッケル（有価金属）
Ｐ ペトロコーク（未利用資源）
Ｔ 無機化合物である灰分
Ｖ バナジウム（有価金属）
２ 酸素供給部
４ 部分酸化炉
Ｃ 炭素
Ｇ 燃料として利用可能なガス
Ｎｉ ニッケル（有価金属）
Ｐ ペトロコーク（未利用資源）
Ｔ 無機化合物である灰分
Ｖ バナジウム（有価金属）
Claims (5)
- 未利用資源から重金属を回収する未利用資源からの金属回収方法であって、
酸素の供給量を制御しつつ前記未利用資源を燃焼させて、この未利用資源に含まれる有機物と結合している金属を部分酸化させ、これで生じる無機化合物の堆積物から金属を回収する
ことを特徴とする未利用資源からの金属回収方法。 - 前記未利用資源に含まれる炭素を部分酸化させて、燃料もしくは化学原料として利用可能なガスを生じさせる請求項１に記載の未利用資源からの金属回収方法。
- 回収金属が、ニッケル及びバナジウムの有価金属である請求項１又は２に記載の未利用資源からの金属回収方法。
- 未利用資源から重金属を回収する未利用資源からの金属回収装置であって、
酸素供給部と、
この酸素供給部から所定量の酸素を導入して前記未利用資源を燃焼させて、この未利用資源に含まれる有機物と結合している金属を部分酸化させる部分酸化炉を備え、
前記部分酸化により生じた無機化合物の堆積物から金属を回収するべく前記堆積物を前記部分酸化炉から取り出し可能とした
ことを特徴とする未利用資源からの金属回収装置。 - 前記未利用資源に含まれる炭素を部分酸化させて生じる燃料もしくは化学原料として利用可能なガスを前記部分酸化炉から回収可能とした請求項４に記載の未利用資源からの金属回収装置。
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