JPH06506147A - 金属を回収する場合の固形残留物中の鉛の不動態化法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 金属を回収する場合の固形残留物中の鉛の不動態化法発明の詳細な説明 発明の分野 この発明は固形残留物中の鉛を不動態化する方法で、より詳細にはたとえば、絶 縁電線や自動車から金属を回収する場合の固形廃棄物中に含まれる鉛を不動態化 する方法である。

発明の背景 多年、プラスチックの成形機や押出機で再使用する熱可塑性絶縁物質の回収に関 心が寄せられている。しかし、廃物のプラスチック絶縁物質は、典型的には、新 しい熱可塑性物質の品質には及ばない。該物質それ自体は、品質にばらつきがあ り、また価格差があるため、新しい熱可塑物質の代りの使用は、あまり受け入れ られていない。

再生ではない鉱石を消費する代りに、あらゆる有用物品をリサイクルしたという 現在の傾向は、たとえば絶縁電線から銅やアルミニウムのような鉱石の回収に盛 り上がりを見せている。このような回収法の副産物は電線絶縁物そのものである 。前述のように、そのようなリサイクルされた絶縁物質はあまり需要がない。

したがって、たとえば銅線やアルミ線をリサイクルすることは、シュレッダ−の 残留物やごみ、すなわち、プラスチック被覆や他の本来のケーシングおよびハウ ジングのみならず、電線リサイクル設備から廃物として生成する残留電線切り屑 や微粉を処理する必要が生まれるという問題に一般的になやまされる。電線回収 時の固形廃棄物は、現在、資源回収保全法（ＲＣＲＡ）によって定められる。抽 出処理による毒性（ＥＰＴ）抽出試験または浸出処理による毒性特賞（ＴＣＬＰ ）抽出試験によって示される鉛（Ｐｂ）の浸出可能性によって固体廃棄物または 危険廃棄物として処理される。ＴＣＬＰ抽出試験は、ごみ埋立地の廃棄物処理用 と考えられる廃棄物に対する、ごみ埋立地の有機物の分解効果を予測するもので ある。有機物が分解すると、酢酸が生成する。したがって、ＴＣＬＰ抽出試験で は、廃棄物から鉛のような浸出可能な重金属を抽出させるのに水と酢酸との両方 を使用する。このような固形廃棄物のほとんどは、一般に５．　Ｑｐｐｍという 鉛のＴＣＬＰの規制限度に合格しないので、米国では現在危険廃棄物とみなされ ている。同様に、オランダでは、自動車のシュレッダ−処理によって金属を回収 する際のプラスチックやフィルターごみを含む廃物は、考えられる重金属汚染の ために政府が危険物と公表している。

このように、回収電線絶縁物やけばを含むシュレッダ−残留物やフィルターのご みならびに自動車のシュレッダ−残留物を安全に処理する方法、すなわち鉛のよ うな重金属を浸出させる恐れのない処理を安全に行わせる方法に対する要望があ る。

環境保護床（ＥＰＡ）が規定した毒性レベルよりも多い量の鉛が浸出可能なシュ レッダ−残留物やフィルターのごみの環境的危険性は、鉛を含まない他の種類の 残留物と前記残留物およびごみを混合することによって、得られた混合物が鉛の 毒性レベル以下に収まるように、多少低減させることができょう。しかし、この ようなやり方はＥＰＡによって許可されず、すなわち、危険廃棄物を危険でない 廃棄物と混合して、鉛のレベルを毒性レベル以下に下げることはできない。した がって、浸出しつる鉛を含有する前記廃棄物や他の固形廃棄物がら浸出する鉛の 量をＥＰＡが規定する毒性レベル以下の量まで低減させることが極めて望ましい 。

ここに示すこの発明はこの問題に対する解決策である。より具体的には、この発 明は、浸出する鉛の量を、ＥＰＡが規定する毒性レベル以下のレベルまで低下さ せるように、シュレッダ−残留物やフィルターのごみを含む固形廃棄物ならびに 該固形廃棄物を含む混合物を処理する方法である。言いかえると、ここに示すこ の発明は、金属回収処理によって生成する固形廃棄物中の鉛を不動態化、すなわ ち不溶性化する方法である。この方法は便利で、全く単純で、極めて効率的で、 広いｐＨ範囲にわたり適用可能で、かつ比較的コストが安い。この発明の方法の 重要な利点はこの方法が完全に「閉鎖的」環境内で行うことができ、それによっ て、この発明をこのように実施すれば、ＲＣＲＡ　Ｂ部の許可を免除されるとい よって、この発明の目的は、金属回収処理、たとえば電線リサイクル処理や自動 車シュレッダ−処理によって生じた固形廃棄物中の鉛の不動態化を高めることで ある。一つの態様では、金属回収、固形廃棄物を効果的な量の水に可溶のリン酸 塩源で処理して、浸出可能で溶解可能な船種を規制限度以下に不溶性化すること である。さらに特定の態様では、水に可溶なリン酸塩を、総残留物（固形廃棄物 ）に対して、約０．０１重量％ないし約１５重量％、好ましくは約０．１重量％ ないし約１５重量％、より好ましくは約１重量％ないし約５重量％のリン酸に相 当する量を添加する。別の態様では、水に可溶なリン酸塩を、総残留物（固形廃 棄物）に対して、０．０１重量％ないし１重量％未満、好ましくは約０．１重量 ％ないし１重量％未満のリン酸に相当する量を添加する。固形廃棄物は、溶解可 能な船種を、ＥＰＴ／ＴＣＬＰ試験方法により著しく浸出しないと思われる不溶 性リン酸鉛化合物に転化させるために、リン酸塩の湿式または乾式適用によって 処理することができる。リン酸塩の乾式適用を用いる場合には、処理される固形 廃棄物中の溶解可能な船種は、現場、すなわちごみ埋立地でたとえば雨水がごみ 埋立地中に浸透して、リン酸塩を可溶化し、それによって溶解可能な船種を不溶 性にする水によって不溶にされると思われる。水に可溶なリン酸塩の適用は、固 形残留物または廃棄物の生成後、好ましくは金属回収工程を出る前の都合の好い 段階で、たとえば電線分離設備から連結した、好ましくは閉鎖系内で、回収電線 絶縁や電線けばを搬送する既存の空気および／またはスクリューコンベアー内で リン酸塩の適用を行うことができる。

層面ｐ簡単な塊盟 図１は電線分離設備から連結した、好ましくは閉鎖系内で回収電線絶縁物や電線 けばを搬送する既存の空気および／またはスクリューコンベアーで、前記固形廃 棄物に水に可溶なリン酸塩を適用するという改良を示す工程略図様の本発明の態 様を示すものである。

発明の詳細な説明 この発明で処理される固形廃棄物は、金属回収処理によって生じた固形廃棄物、 たとえば金属線の回収、一般には工業的電線細断処理により生じる回収絶縁物お よび電線けば、ならびに自動車のシュレッダ−残留物およびフィルターのごみで ある。このような固形廃棄物は、ＥＰＡ試験法、と（に一段と厳しいＴＣＬＰ抽 出試験法で測定して、５ｐｐ■を上回るレベルで浸出することがある鉛を含んで いる。該固形物の初めの物理的性状はさらさらした（ｆｌｏｗｉｎｇ）微粒子お よび／または繊維塊であり、この発明の利点は、鉛を不動態化する処理後も、水 浸透後でさえも、処理する上で重要な初期の物理的性状を保ち、すなわち、固形 廃棄物の重量または密度が著しく増大しなかったので処理設備を部分的に変更す る必要がない。この発明の一つの変形においては、処理する固形廃棄物は、金属 回収工程で生じた固形廃棄物と他の固形残留物、たとえば引出灰との混合物で、 通常最高約２５重量％の金属回収固形廃棄物、好ましくは２重量％ないし約２５ 重量にの金属回収固形廃棄物、より好ましくは５重量％ないし２０重量％の金属 回収固形廃棄物を含むものである。この発明の次の説明は回収電線絶縁物および 電線けばのみについて述べる。これはこの発明を行うのに都合の良い方法を示す ものであるが、この特定の説明を選んだのは説明の便宜上のためにすぎない。他 の金属回収固形廃棄物の使用、前記固形廃棄物と他の固形残留物との混合物の処 理または該固形廃棄物を単独に処理し、次に別の不活性の固形残留物をそれと一 緒にするような変形も当業者が認める別の前変異のように、クレームするこの発 明に包含させるつもりであることに留意されたい。

たとえば、絶縁電線から金属を回収する方法は当業者にとって周知である。たと えば、Ｊ、　Ｆ、　５ｕｌｌｉｖａｎがｒＲｅｃｙｌｉｎｇ　５ｃｒａｐ　ｆｉ ｒｅ　ａｎｄ　Ｃａｂｌｅ　：　Ｔｈｅ　５ｔａｔｅ　ｏ■@ｔｈｅ ＾ｒｔＪ　（スクラップ電線およびケーブルのリサイクル：技術的現状）と題す る彼の論文（ｆｉｒｅ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　（１９９０）　）で示し た記述を参照されたい。典型的には、前記方法は次の単位操作を含んでいる。初 めに、スクラップ絶縁電線をコンベアーに載せて第一粗砕機に送る。第一粗砕機 はプロセス中の第一粉砕工程である。第一粗砕機は通常、ローターの外周に複数 の厚いローブをほぼ等間隔に配設した一体の合金鋼ローターを含んでいる。次に このローブに「フライング」ナイフをボルト締めする。これらのナイフはロータ ーを収容するチャンバーの反対側に取付けた一対の固定ナイフにぶつかるように 切断する。下方の、ローター刃の掃引外周の近くに、長さが最高約３インチの電 線を通過させる大きな開口部を備えた有孔格子がある。第一粗砕機では絶縁物の 剥離を部分的に行うだけであり、その目的は電線を、第二工程でさらに粉砕する 準備をすることである。第二粉砕工程の粗砕機は一体ローター上の複数のナイフ および最大約１７４インチの長さをもたらす小開口部を有する格子を備えている 。ここで、絶縁物の剥離はほとんど完了し、混合物はいつでも分離できるように なる。その後、切断された物質を振動スクリーンに送る。このスクリーンの目的 は電線粒を最小の寸法で分類することである。この事については、高速水平振動 スクリーンがもっとも十分な能力のあることがわかった。２デツキスクリーン上 で２種類の大きさの画分をつくる。

すなわち粗大な両分は上部スクリーン上に残った。下部スクリーンを通過する微 粉は銅粉、ならびに若干のごみ、繊維およびプラスチックのちりである。これら のものを空気流中に通してちりを除き、直接製品に送る。

その後、ここで図１について説明すると、廃棄銅線物質１ｏを特定の重力分離装 置２０に送る。この特定重力分離装置は、典型的にはエアテーブルと呼ぶ装置の 形状をなす。エアテーブル２０は多孔性媒質の中に低圧の空気を供給して、物質 層を流動化させ、ついで傾斜して、二平面に分離する表面によって誘起される振 動および重力動流れの組合せによって異なる密度の両分に分ける。エアテーブル ２０は図１にリサイクル銅線３０と示す清浄な仕上げ銅粒流を排出する。電線絶 縁物から得たプラスチック物質４０はエアテーブル２ｏがら空気またはスクリュ ーコンベアー５０を経てサイロ貯蔵庫６０に運ばれる。エアテーブル２０にはフ ード７０が備えられ、この場合には電線けばとも呼ぶ処理ごみ８０を集めて、一 つの集塵設備９０に送り、そこでは廃ガス１００を含んでいる。スクリューコン ベアー装Ｎ１５０および１４０が、それぞれ回収絶縁物１２０および電線けば１ １０をそれぞれ廃棄物処理場１７０および１６０に運ぶように備えられている。

図１でわかるように、図１でボックス１８０と呼ばれる水に可溶なリン酸塩源の 貯蔵および計量装置ならびに弁２００．２２０および配管２１０，２３０を包含 させるように既存の分離設備３００を改良して、好ましくは、それぞれ回収電線 絶縁物１２０および電線けば１１０を搬送するスクリューコンベアーに水に可溶 なリン酸塩を適用させることができる。場合により、水に可溶なリン酸塩源は、 また弁２５０および２８０ならびに配管２４０．２６０および２７０を経て、エ アテーブル２０上の物質および／または集塵装置９ｏの入口に適用させることも できる。

図１でわかるように、回収電線絶縁物１２０および電線けば１１０は、それぞれ 別個に水に可溶なリン酸塩源で処理して、その中の鉛を不動態化させることがで きる。単に、混合物の上にリン酸塩源を吹付け、さらにリン酸塩を確実に分散さ せるために混合物を撹拌するのが、おそらく、もっとも便利であろう。しかし、 混合物中に水に可溶な良好なリン酸塩源を単に分散させることも行うことができ るが、ただし同等の結果は必ずしも得られない。

水に可溶なリン酸塩の如何なる都合の良い源も、この発明の実施に用いることが できる。固形廃棄物はリン酸塩の湿式または乾式通用によって処理することがで きる。リン酸塩の乾式適用を用いる場合には、たとえば雨水のように、ごみ埋立 地中に浸透して、リン酸塩を可溶化させ、それによって固形廃棄物中の可溶な船 種を不動態化させる水によって、処理される固形廃棄物中の可溶な船種は、現場 、すなわちごみ埋立地で不溶になると思われる。湿式または乾式適用は任意の都 合の良い方法、たとえば空気注入（乾式適用）および吹付（湿式適用）によって 行うことができる。水に可溶なリン酸塩とは約２０℃の水に少な（とも約５型量 ／容量パーセントの程度に可溶なリン酸塩を意味する。オルトリン酸、次リン酸 、メタリン酸およびピロリン酸を含むリン酸はこの発明に都合良（用いることが できる。場合によっては、酸性度の低いリン酸塩を使用する方が望ましいことも ある。他の酸性度の低いリン酸塩源には、リン酸塩、リン酸−水素塩およびリン 酸二水素塩類、たとえば、リン酸三ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン 酸二水素ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素カ リウム、リン酸三リチウム、リン酸水素二リチウムおよびリン酸二水素リチウム がある。かなり一般的に、種々のリン酸の塩類を使用することができ、この中で は、アルカリ金属塩がもっとも頻繁に用いられる。

回収電線絶縁物および／または電線けばのような金属回収固形廃棄物または該固 形廃棄物を含む他の固体残留物に、鉛を適当に不動態化させるために加えるべき 水に可溶なリン酸塩源の量は、緩衝能を示すことができる金属回収固形廃棄物お よび／または他の固形残留物のアルカリ度、初めに存在した鉛の量等のような変 数によって決まる。総置形残留物に対して約５重量％ないし約１５重量％のリン 酸（Ｈ３ＰＯ４）に相当する水に可溶なリン酸塩源の量で十分であることが判明 した。この点に関し、約５重量％のリン酸に相当する水に可溶なリン酸塩の量が きわめて十分に作用したので、総置形廃棄物に対して約０．０１重量％ないし約 ５重量％、好ましくは０，１重量％ないし１重量％未満のリン酸（ＨｓＰＯ４） に相当する水に可溶なリン酸塩源の量で十分と思われる。しかし、５重量％を上 回る量でも作用するけれども、コスト高になることが実証されているので、前記 のことは、必要な場合にはさらに多量の水に可溶なリン酸塩の使用を排除しよう とするものでしない。

以下の実施例はこの発明を説明するためのものにすぎず、いずれにしてもこの発 明を限定しようとするものではない。

実施例 この実施例では、回収電線絶縁物を種々の量のリン酸で処理した。処理した回収 電線絶縁物試料は次に、参考試料として本明細書に収録した連邦公報第５５巻第 １２６号、２６９８５−２６９９８頁（１９９０年６月２９日）に示しであるＴ ＣＬＰ法に従って抽出した。この試験方法はＥＰＡ、５Ｗ８４６、第３版にも参 考として引用しである。保持されている浸出物は原子吸収分光測光で分析する前 に温浸させた。

回収した絶縁物の親試料を各１００グラムずつの四つの試料に分割した。各試料 は再現性を調べるために、二個ずつ用意した。その後、表１に示すマトリックス アプローチに基づいて、料理用ミキサー中にある間に、大きく開いたＴ−ジェッ トまたは広拡散吹付パターンを用いて試料中に試薬を添加した。

表　１ ０　乾燥重量　！買水　７５％Ｈ，ＰＯ，混合速度／時間１　１００ｇｍ　１５ ｇ５　Ｏｇ■　媒質１５分２　１００ｇｍ　１４ｇ５　５ｇ■　媒質１５分３　 １００ｇｍ　１２ｇ■１０ｇ謹　媒質１５分４　１００ｇｍ　１０ｇｍ　１５ｇ ｍ　媒質１５分各紙料は次に、ＴＣＬＰ試験方法でどのような抽出流体を選ぶべ きかを調べるために試験を行った。各試料ごとに、５グラムずつ試料を９６．５ ミリリツトルの脱イオン水とともに撹拌した。次に５分後のｐＨを記録した。試 料Ｎ０９１の場合には、１．０■Ｃ１３，５ミリリツトルを添加し、混合物をさ らに５０℃で５分間加熱した。

冷却して、ｐＨを記録して、抽出流体選択の基準として採用した。各試料につき 二回試料を行って、抽出流体の選択を確めた。各試料ごとのｐＨ値を表２に示す 。

Ｉ　Ｗ／脱イオン水　５．７９．５７９次にＨＣＩ添加　１．５３．１．５３ ２　Ｗ／脱イオン水　３．０５．３．０５３　Ｗ／脱イオン水　２．２４．２． ２４４　Ｗ／脱イオン水　２．２３．２．２３上記に基づいて、抽出流体ＮＯ３ １を選んだ。抽出流体Ｎ０１１は０．５７％容量の氷酢酸より成り、それに０． ＩＮ　ＮａＯＨを加えて４．９３±０．０５のｐＨとした。

各試料は遊離の液体を含まなかったので、それぞれの試料は濾過せずに抽出を行 った。それぞれの試料７５グラムを抽出流体Ｎｏ、　１１５００ミリリツトルを 含む抽出装置に加えた。抽出時間は１８時間であって、表３に最終のｐＨを示す 。抽出物について鉛を分析し、検出量を鉛の規制限度とともに表３に示した。

表　３ １　４．９５，４．９７　１１，１１　５．０２　４．８７，４．８８　Ｆｏ、 ５．Ｆｏ、５　５．０３　４．６６．４．６８　Ｆｏ、５．Ｆｏ、５　５．０４ 　４．５９，４．６０　Ｆｏ、５．Ｆｏ、５　５．０最終ｐＨおよＵＴＣＬＰ値 は一次試験、二次試験について示す。

上記表３の結果は、金属回収処理によって生成する固形廃棄物中の浸出可能で、 溶解可能な鉛を不動態化する本発明の方法の実施可能性を難なく証明するもので あった。１００グラムの回収電線絶縁物に７５％リン酸５グラムを加えることＩ こよって鉛を不溶性化させる水に可溶なリン酸塩の有効性は、１重量％未満のリ ン酸に相当する水に可溶なリン酸塩の量が、金属回収処理によって生成する固形 廃棄物中の総置形廃棄物に対して約０，１重量％までの鉛、さらには約０．０１ 重量％までの鉛を不動態化するのに効果的であると考えられる。

この技術に経験を有する者にとっては、この発明の概念から逸脱せずに、この明 細書に示した方法や組成物に多くの他の変更や修正が可能なことは前述のことか ら明らかであろう。したがって、前記の説明でここに示した方法および組成物は 説明的なものにすぎず、この発明の範囲に制限を示そうとするものでなＧ１こと に留意されたい。

平成　５年　９月２２日

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．不動態化処理後もさらさらした微粒子または繊維状を保ち、金属回収処理か らの固形廃棄物を含むさらさらした微粒子または繊維状乾燥固形残留物中の鉛を 不動態化する方法において、該方法が乾燥固形残留物を効果的な量の少なくとも 一つの水に可溶なリン酸塩と接触させて、得られた乾燥処理残留物について行っ たＥＰＡのＴＣＬＰ試験により測定し、僅か５ｐｐｍの鉛のレベルに鉛の浸出量 を低減させることを特徴とする方法。
2. ２．金属回収処理からの乾燥固形残留物が最高約２５重量％の固形廃棄物を含む ことを特徴とする請求項１の方法。
3. ３．金属回収処理からの乾燥固形残留物が約２ないし約２５重量％の固形廃棄物 を含むことを特徴とする請求項１の方法。
4. ４．金属回収処理からの乾燥固形残留物が、約５ないし約２０重量％の固形廃棄 物を含むことを特徴とする請求項１の方法。
5. ５．金属回収処理からの乾燥固形残留物が実質的に固形廃棄物であることを特徴 とする請求項１の方法。
6. ６．水に可溶なリン酸塩がリン酸、ポリリン酸、次リン酸、メタリン酸、それら の塩類より成る群から選ばれることを特徴とする請求項１の方法。
7. ７．前記塩類がアルカリ金属塩であることを特徴とする請求項６の方法。
8. ８．前記塩がリン酸三ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素ナト リウム、リン酸三カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素カリウム、リ ン酸三リチウム、リン酸水素二リチウム、リン酸二水素リチウム、またはそれら の混合物であることを特徴とする請求項７の方法。
9. ９．水に可溶なリン酸塩がリン酸であることを特徴とする請求項６の方法。
10. １０．乾燥固形残留物を、総残留物に対して約０．０１重量％ないし約１５重量 ％のリン酸に相当する量の少なくとも一つの水に可溶なリン酸塩と接触させるこ とを特徴とする請求項１の方法。
11. １１．乾燥固形残留物を、総残留物に対して約１重量％ないし約１５重量％のリ ン酸に相当する量の少なくとも一つの水に可溶なリン酸塩と接触させることを特 徴とする請求項１の方法。
12. １２．乾燥固形残留物を、総残留物に対して約１重量％ないし約５重量％のリン 酸に相当する量の少なくとも一つの水に可溶なリン酸塩と接触させることを特徴 とする請求項１の方法。
13. １３．乾燥固形残留物を、総残留物に対して、約０．０１重量％ないし約１重量 ％未満のリン酸に相当する量の少なくとも一つの水に可溶なリン酸塩と接触させ ることを特徴とする請求項１の方法。
14. １４．乾燥固形残留物を、総残留物に対して、約０．１重量％ないし約１重量％ 未満のリン酸に相当する量の少なくとも一つの水に可溶なリン酸塩と接触させる ことを特徴とする請求項１の方法。
15. １５．前記接触を閉鎖環境内で行わせることを特徴とする請求項１の方法。