JPH0741269B2

JPH0741269B2 - 汚泥からの金属回収方法

Info

Publication number: JPH0741269B2
Application number: JP33726291A
Authority: JP
Inventors: 衛瀬能; 一秀本多
Original assignee: 日本ケミテック株式会社
Priority date: 1991-08-12
Filing date: 1991-12-19
Publication date: 1995-05-10
Anticipated expiration: 2010-05-10
Also published as: JPH0596300A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、汚泥からの金属回収方
法に関し、特に産業廃棄物として発生し、有価金属を含
有する脱水汚泥からの有価金属回収方法に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】有価
金属を含有する脱水汚泥（以後単に「汚泥」と記す）と
は、金属成分が、溶解している廃液の中和処理工程（酸
性またはアルカリ性廃液をそれらと反対の性質を持つ薬
品で化学的に処理することにより、溶解している金属成
分を、水に難溶な泥状態に変える工程）後に残る泥状の
ものを、さらに脱水機等により、脱水処理したものであ
り、含水率は、４０〜７０重量％程度である。そして、
この汚泥の、最も理想的な処理方法は、資源のリサイク
ル化という観点からも、汚泥中の金属を、有価金属とし
て回収し、製錬所等に還元する処理方法であると考えら
れる。ここで、有価金属とは、ある金属の含有率が鉱石
のそれに匹敵する程度に高く、その有価金属を鉱石の代
わりに用いても、採算ベースに乗るようなものをいう。

【０００３】しかし、汚泥の形態は、鉱石とは異なり、
金属は、種々の化合物の形をとっており、また他の塩類
も多く含むため、効率よく汚泥中の金属を回収できない
のが現状となっている。

【０００４】以下、従来から行われている、汚泥の処理
方法を記すことにする。管理型最終処分場へ、廃棄処理する方法最も多く採用されている処理方法で、環境庁告示に従っ
た汚泥の溶出試験の結果、基準値以下であれば、管理型
最終処分場へ、廃棄処理することができる。

【０００５】しかしながら、最近では最終処分場自体が
少なくなってきているばかりでなく、最終処分場の建設
に対して環境に問題があるとの考えが拡がり、地域住民
等の反対により最終処分場を新たに建設することも困難
になってきている。またさらにこの方法は、一旦最終処
分場に廃棄した汚泥を管理するために、かなりの時間と
労力およびコストがかかるという欠点も併せ持ってい
る。汚泥を各種焼成炉により、焼成し、土木資材として
処理する方法この場合、汚泥中に、クロムが含有されていると、三価
のクロムのような安定した物質に変化させたものでも、
六価クロムの形で溶出してしまうので、クロム含有汚泥
には利用できない。汚泥を溶融炉等で溶融して、ガラススラグ化し、土
木資材として処理する方法汚泥を加熱すると、その中に含有される金属が汚泥中の
ＳｉＯ₂等と反応して溶融し、ガラス化するため、あら
ゆる金属の溶出を抑えることができる。しかしながら、
含有される金属自体もガラス化してしまうため、有価金
属として、回収することが逆に不可能となる。このため
に、還元剤を加え金属として分離する方法も提案されて
いるが、単に還元剤を加える従来の方法では、溶融点が
１５００℃以上となり、燃料費等の経済的損失が大とな
ってしまう。

【０００６】従って、本発明の目的は、汚泥中に含まれ
ている所定の金属を有価金属として回収するための溶融
還元を比較的低温度（１３００℃以下）で行えるととも
に、同時に発生する残渣も、金属等の溶出のない安定な
物質として、土木資材および建設資材等に利用可能なガ
ラススラグとして回収することができる、汚泥からの金
属回収方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明に係る汚泥からの金属回収方法は、金属含
有汚泥、還元剤および溶融助剤を粉末状にする工程と、
前記金属含有汚泥に還元剤および溶融助剤を混合する工
程と、前記混合された汚泥を加熱し溶融還元する工程
と、その後急冷することにより、金属塊とガラス状スラ
グとを同時に得る工程と、を有することを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明においては、汚泥に対して、適当な前処
理を施した後、溶融還元し、有価金属と、ガラススラグ
を同時に得る。また、この発明の対象とする汚泥は、鉱
石とは異なり、水酸化物、塩化物およびその他の各種化
合物の混合物であるため、前処理およびケイ酸塩過剰状
態での溶融還元なしでは、比較的低温度（１３００℃付
近）での溶融還元反応には至らない。

【０００９】以下、工程をより具体的に記すことにす
る。

【００１０】先ず、汚泥を、乾燥機で乾燥する。さらに
この乾燥後の汚泥、還元剤、および溶融助剤を、ボール
ミル等で粉末状にし混合する。粉末状にするのは、溶融
還元反応が起こり易いように、接触面積の増加を図るた
めである。なお、還元剤としては、好ましくはコークス
が用いられ、溶融助剤としては、好ましくはケイ酸化合
物および／またはケイ酸アルミニウム化合物（以後単に
「Ｓｉ」と記す）並びに石灰等のカルシウム化合物（以
後単に「Ｃａ」と記す）が用いられる。また、粉末状に
された乾燥汚泥、還元剤、溶融助剤の平均粒径は０．０
１〜１ｍｍであることが好ましい。

【００１１】なお、乾燥後の汚泥に対するコークス、Ｓ
ｉ、Ｃａの配合割合は、原料汚泥により多少変化すると
考えられるが、コークスが１〜２０重量％、Ｓｉが１〜
１２重量％、Ｃａが３〜５０重量％であることが好まし
い。ここで乾燥後の汚泥に含まれている水分は灼熱減量
法で測定して１０％以下である。

【００１２】以上が前処理であるが、以下に次工程を記
す。

【００１３】コークスは、高温で加熱すると、ｘＣ＋ｙＯ₂ → ｍＣＯ＋ｎＣＯ₂ となり一酸化炭素を生成する。

【００１４】生じた一酸化炭素によって、金属化合物が
還元され、金属（Ｍ）が生成される。

【００１５】ＭＯｘ＋ＣＯ → Ｍｙ＋ＣＯ₂ また、Ｃａは、汚泥、Ｓｉ、コークス中のケイ酸分と化
合してケイ酸塩（ガラススラグ）となる。

【００１６】汚泥やコークス中にケイ酸が予め含まれて
いるにも拘らず、さらにＳｉ、Ｃａを過剰に加えるの
は、比較的変動幅の大きい汚泥中の物質に対し、ガラス
状スラグとして、対処できるようにしたためである。す
なわち、汚泥やコークス中に含まれるケイ酸の含有料が
大きく変動しても、ＳｉおよびＣａを過剰に加えている
から、汚泥溶融物全体としては、常に１３００℃以下の
比較的低い温度で、安定し、流動性のある溶融還元自体
を維持することができ、金属の分離も容易となるからで
ある。

【００１７】また、溶融還元状態となった金属およびガ
ラススラグは、水中で定温まで急冷されると、膨張率、
強度の違いから、すみやかに金属塊とガラススラグに分
離する。従って、水中より取り出された金属塊とガラス
スラグは、磁選考等により、容易に選別することができ
る。選別された金属塊は、有価金属として、精練所に還
元し、ガラススラグは、そのまま土木資材および建設資
材に供するか、微粉砕後（場合によっては、さらに造粒
後）、加圧、焼成して、より強度のある、付加価値の高
い成型体を製造することもできる。

【００１８】

【実施例】本実施例に使用する汚泥としては、ニッケ
ル、鉄を含有する廃液（以後この条件を「Ａ」と記す）
と、ニッケル、鉄、銅を有する廃液（以後この条件を
「Ｂ」と記す）の中和処理工程よりそれぞれ発生する脱
水汚泥を用いた。なお、回収対象有価金属は、ニッケル
とし、ニッケル含有率の目標は、平均的な鉱石の含有率
である、３重量％（金属ニッケルとして）以上とした。

【００１９】以下、実施例を工程に従って記すことにす
る。

【００２０】先ず、脱水機の汚泥２００ｇをそれぞれ採
取し、乾燥機で乾燥した。乾燥の目安は、後工程で使用
するボールミルの壁等にあまり付着しない程度（含水率
約１０重量％以下）とした。

【００２１】乾燥後の汚泥の重量は、それぞれ１００ｇ
で、ニッケル、鉄の含有率は、それぞれ表１の通りであ
る。

【００２２】

【表１】

【００２３】この段階では、ニッケルの含有率が目標の
３重量％を割っているため、まだ有価金属としての価値
が低い。

【００２４】さらに、この乾燥汚泥、コークス、Ｓｉお
よびＣａをそれぞれボールミルにかけ粉末状にした。こ
の粉末の平均粒径は、乾燥汚泥、コークス、Ｓｉおよび
Ｃａすべてについて、それぞれ０．０１〜１ｍｍであっ
た。その後、これらを再びボールミル等により混合し
た。

【００２５】混合割合は、表２の通りである。なお、添
加剤であるコークス、Ｓｉ、Ｃａの添加量は、乾燥汚泥
１００ｇに対する重量％で示し、それぞれ「少」、
「多」の２条件を作製した。

【００２６】

【表２】

【００２７】次に、この混合物を電気炉に入れ、溶融還
元させた。

【００２８】表３に溶融還元状態の判定結果のまとめを
記すことにする。

【００２９】

【表３】

【００３０】この結果より、「Ａ」、「Ｂ」とも、添加
剤の最適割合、温度、時間は表４の通りであることが分
かる。

【００３１】

【表４】

【００３２】すなわち、添加剤が「少」または「多」の
条件では、いずれも１３００℃、２時間の溶融条件で満
足すべき溶融還元反応が起こる。しかしながら、同じよ
うに満足すべき溶融還元反応が起こるのであれば、添加
剤が「少」の条件の方が添加剤が少なくて済むから経済
的であり、より好ましい条件であるといえる。また、添
加剤が「多」の条件の場合は、１５００℃、１時間の溶
融条件でも満足すべき溶融還元反応が起こるが、１５０
０℃の高温では、１３００℃の場合と比べてより高価な
耐火剤を使用する必要が生じ、また耐火剤の取り替えの
頻度も高くなってしまうから、添加剤の条件を「少」と
し、１３００℃、２時間の溶融条件が最も高い経済的効
果を奏することとなる。なお、添加剤が「少」より少な
い条件では、溶融条件を１５００℃、２時間としても完
全な溶融反応は起こらなかった。

【００３３】また、次に構成物質の形状について調査し
た。形状は、塊状「塊」と粉状「粉」の２主で、平均粒
径は「塊」が２０〜４０ｍｍ、「粉」が０．０１〜１ｍ
ｍである。

【００３４】なお、混合条件および溶融、温度、時間
は、表４の最適条件とした。以下、表５に、形状条件と
結果を記す。

【００３５】

【表５】

【００３６】表５の結果より、汚泥および添加剤は、全
て粉状（０．０１〜１ｍｍ）にする前処理が必要である
ことが分かる。

【００３７】以下、さらに実施例を続ける。

【００３８】溶融還元された混合物を、ただちに、水中
に投入すると、金属分と、ガラススラグにすみやかに別
れる。そして、水中より取り出し、乾燥した後、磁性を
利用して、金属塊とガラススラグ分に選別した。

【００３９】選別後の金属塊の含有率を表６に記す。

【００４０】

【表６】

【００４１】この分析結果より、ニッケルは、「Ａ」、
「Ｂ」いずれの場合も３％を超えているため、有価金属
になり得たことが分かる。

【００４２】また、スラグに関しても、ガラス状スラグ
となり、溶出試験においては、環境庁告示第１３号に掲
げる物質および鉄、ニッケルにおいても、検出されなか
った。このことにより、本ガラススラグは安定してお
り、十分に土木資材および建設資材等に再利用すること
ができる。

【００４３】なお、本実施例では、ニッケル、鉄を含有
する廃液の中和処理工程より発生する汚泥について記し
たが、他の含金属を中和脱水した汚泥、例えば、各種メ
ッキ廃液や、各種エッチング廃液の中和処理工程により
廃出される汚泥においても、本方法で処理可能なことが
十分推察できる。

【００４４】そして、副産物として出るガラススラグに
ついては、土木資材だけではなく、微粉砕後（場合によ
っては、造粒後）、加圧、焼成して、より強度のある、
そして、付加価値の高い成型体を製造することもでき
る。

【００４５】

【発明の効果】金属汚泥に還元剤および溶融助剤を混合
し、その後溶融還元し、急冷することにより、種々の汚
泥に対しても、比較的低温度で有価金属を含む金属塊お
よびガラス状スラグを同時に得ることができる。

【００４６】現在、含金属脱水汚泥のほとんどが、管理
型処分場に廃棄されているが、本方法を導入することに
より、最終処分場に投棄していた汚泥を処分地に捨てる
必要性がなくなると同時に、含有金属を、有価金属とし
て回収できることになるから、資源に乏しい我が国の鉱
物依存率を下げることも可能となる。

【００４７】また、副産物としてのガラススラグを土砂
等の土木資材に利用することにより、土木建築費を下げ
ることができ、さらには、土砂採掘による環境破壊等を
防ぐ効果も期待できる。

【００４８】勿論、以上の総合的な効果により、汚泥の
最終処分地への処分費支払の必要もなくなる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属含有汚泥、還元剤および溶融助剤を粉
末状にする工程と、前記金属含有汚泥に還元剤および溶
融助剤を混合する工程と、前記混合された汚泥を加熱し
溶融還元する工程と、その後急冷することにより、金属
塊とガラス状スラグとを同時に得る工程と、を有するこ
とを特徴とする汚泥からの金属回収方法。
【請求項２】請求項１記載の方法において、前記還元剤
がコークスであり、前記溶融助剤がケイ酸化合物および
／またはケイ酸アルミニウム化合物並びにカルシウム化
合物であることを特徴とする汚泥からの金属回収方法。
【請求項３】請求項１または２に記載の方法において、
前記混合される金属含有汚泥、還元剤および溶融助剤の
平均粒径がそれぞれ０．０１〜１ｍｍであることを特徴
とする汚泥からの金属回収方法。
【請求項４】請求項２または３記載の方法において、前
記混合される金属含有汚泥が乾燥汚泥であり、前記乾燥
汚泥に対する前記コークス、前記ケイ酸化合物および／
またはケイ酸アルミニウム化合物並びに前記カルシウム
化合物の添加量はそれぞれ１〜２０重量％、１〜１２重
量％、３〜５０重量％であることを特徴とする汚泥から
の金属回収方法。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方
法において、前記金属含有汚泥が、各種めっき液、各種
エッチング液、およびその他金属を含有する廃液、排水
の中和処理工程より廃出される脱水汚泥であることを特
徴とする汚泥からの金属回収方法。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方
法において、前記金属塊中に含まれる物質が、ニッケ
ル、鉄、金、銀、クロム、これらの金属を含む合金、お
よびこれらの金属を含む化合物であることを特徴とする
汚泥からの金属回収方法。