JPH09227962A - 都市ゴミ中の有価金属を回収した合金とその回収方法 - Google Patents
都市ゴミ中の有価金属を回収した合金とその回収方法Info
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Abstract
収する方法を提供する。 【解決手段】都市ゴミの焼却灰から生じた溶融スラグ中
の金属分を、金属ケイ素の存在下で合金化したものであ
って、銅−鉄−ケイ素を主体とした有価金属回収合金お
よびその合金化回収方法。
Description
れる銅などの有価金属を合金化して効率よく回収する方
法およびその回収合金に関する。
増加の一途を辿っており、ゴミ処理問題が深刻化してい
る。従来、ゴミは焼却後、埋立て処理されていたが、ゴ
ミの量が急増して埋立て地の確保が難しいことや、二次
公害の防止および資源の再利用などを図る必要から、ゴ
ミの焼却灰についても、これを溶融して減容化する処理
方法が実施され始めている。その一例として、ゴミを分
別後、粉砕して、磁性物とアルミ類、不燃物と可燃物に
分離し、鉄屑などの磁性物やアルミ類は資源として回収
すると共に可燃物は焼却炉で燃焼処理し、焼却灰は溶融
炉に送り、焼却炉で生じた熱を給湯や暖冷房に利用する
一方この熱を利用して発電を行い、溶融炉の焼却灰をア
ーク放電、抵抗炉等、プラズマ炉などにより溶融処理す
ることにより無害化と共に減容化するゴミ処理システム
が実用化されている。
ゴミの焼却灰を1300〜1600℃で溶融処理するこ
とにより、焼却灰をスラグ化して容量を半減させてい
る。現在の処理システムでは、この溶融スラグを水砕し
て粒状化し、埋立て処理などにより最終的に処分してい
る。ところで、上記溶融スラグはその大部分がケイ酸ス
ラグであるが、10%程度の金属分を含んでいる。現在
の処理システムではスラグ中の金属分はケイ酸分と一体
に水砕され破棄処分されており、資源の有効利用を図る
観点からは上記金属成分を回収して再利用することが望
まれる。
よび銅であり、鉄が含まれているので磁選機により金属
分を回収することが考えられるが、溶融スラグ中の鉄と
銅は合金化しておらず炉内では比重差により分離し、炉
底に銅が溜まり、その上に鉄が堆積している。従って、
これを単に冷却粉砕し、磁選機にかけても鉄の水砕物は
回収できるものの銅の水砕物はケイ酸質スラグ砕中に混
在するため回収が難しい。
おける従来の上記問題を解決したものであって、上記溶
融スラグ中の鉄と銅を合金化して磁選により回収できる
ようにし、現在の処理システムではそのまま廃棄されて
いた上記溶融スラグから銅、金、銀などの有価金属を効
率よく回収する方法を確立したものである。
ミの焼却灰から生じた溶融スラグ中の金属分を、金属ケ
イ素の存在下で合金化したものであって、銅−鉄−ケイ
素を主体とした有価金属回収合金が提供される。上記有
価金属回収合金には、(2)銅が10〜90%、ケイ素
が17%以下、および銅、鉄、ケイ素以外の焼却灰含有
金属が5%以下、残余が鉄からなる上記(1)に記載の有
価金属回収合金が含まれる。本発明に係る上記合金は、
都市ゴミの焼却灰から生じる溶融スラグに含まれていた
銅および鉄を中心としたものであり、この合金を通じて
焼却灰中の有価金属である銅を効率よく回収することが
できる。この合金は、銅、鉄およびケイ素の量比が上記
範囲であるときに磁気選別に適する合金が形成される。
の焼却灰から生じた溶融スラグ中の金属分を、金属ケイ
素の存在下で合金化して、銅−鉄−ケイ素を主体とする
合金を形成させ、該合金を回収することを特徴とする都
市ゴミ中の有価金属の回収方法が提供される。この回収
方法によれば、金属ケイ素を仲立ちとして焼却灰に含ま
れる銅を容易に鉄と合金化することができるので、従来
廃棄されていた有価金属の銅をケイ酸分から効率よく分
離し、有効に利用することができる。
却灰またはその溶融スラグに、鉄スクラップおよび/ま
たはカーボンを投入して上記合金を形成させる上記(3)
に記載の回収方法、(5)鉄スクラップおよび/または
カーボンと共に金属ケイ素を投入して上記合金を形成さ
せる上記(4)に記載の回収方法を含む。鉄スクラップな
いしカーボンを溶融スラグ中に加えることにより、これ
らによってスラグ中の珪酸が還元され、金属ケイ素が生
じるので溶融スラグ中の銅および鉄が合金化される。こ
の場合、補助的に金属ケイ素を加えることにより、さら
に効率よく合金化を促すことができる。
ンがコークスである上記(4)または(5)に記載の回収方
法、(7)溶融スラグに、回収合金中の銅含有量が10
〜90%、ケイ素含有量が17%以下となる量の、鉄ス
クラップおよび/またはカーボン、或いは、鉄スクラッ
プおよび/またはカーボンと共に金属ケイ素を投入する
上記(4)〜(6)のいずれかに記載の回収方法を含む。金属
ケイ素に比べてコークスは低価格であるので、経済性に
優れた回収方法が得られる。また、鉄スクラップおよび
/またはカーボンないし金属ケイ素の投入量は合金形成
の点から、合金中の銅およびケイ素が上記量比になる範
囲が適当である。
−ケイ素を主体とした合金を含む溶融スラグを回収後、
冷却粉砕し、磁気選別により上記合金砕を他の粉砕物か
ら分離回収する上記(3)〜(7)のいずれかに記載の回収方
法、(9)冷却粉砕方法が水アトマイズ法である上記
(8)に記載の回収方法、(10)磁気選別により回収し
た上記合金砕を銅製錬の原料として用いることにより鉄
およびケイ素と分離して銅および金、銀を含む貴金属を
回収する上記(3)〜(9)のいずれかに記載の回収方法を含
む。上記合金は、銅−鉄−ケイ素を主体としたものであ
り、磁選により合金砕を他の粉砕物から容易に選別回収
することができるので、合金形成後の処理工程として、
合金を含む溶融スラグをそのまま冷却粉砕し、磁気選別
すれば良い。冷却粉砕手段としては水アトマイズ法を利
用することができる。回収した合金砕は銅製錬原料とし
て用いることにより、製錬工程を通じて鉄およびケイ素
と分離して銅および金、銀を含む貴金属を回収すること
ができる。
説明する。図1(a)〜(c)は本発明の処理方法の概念図、
図2は鉄、銅およびケイ素の3元系状態図において本発
明の処理に適する合金化範囲を示す図である。
は、既に述べたように通常約10%程度のメタル部分が
含まれており、そのメタル部分の約60〜90%は鉄で
あり、その他に約20%前後の銅が含まれている。本発
明の回収方法は、都市ゴミの焼却灰を溶融処理する際に
該焼却灰の溶融スラグに含有されている有価金属の銅を
金属ケイ素の存在下で鉄と合金化させ、銅を鉄に吸収さ
せた形態にすることにより容易に回収できるようにす
る。
形成させるには金属ケイ素の存在が不可欠である。溶融
した銅に鉄を単に投入しても、溶融状態の鉄と銅は比重
差のために分離し、接触面部分以外は合金化しない。と
ころが、金属ケイ素が存在すると、このケイ素を仲立ち
として鉄と銅が合金を形成するようになる。
ケイ酸部分を還元したものを利用することができる。す
なわち、還元剤の存在によりケイ酸スラグの一部が還元
されて金属ケイ素となり、スラグ中のメタル部分に含ま
れている鉄および銅と共に合金を形成する。還元剤とし
ては、鉄スクラップあるいはカーボンが適当である。カ
ーボンとしてはコークスを用いることができ、この場合
には経済性の点で有利である。鉄スクラップの一部はケ
イ酸と反応して酸化鉄となりスラグ化する際にケイ酸を
還元して金属ケイ素を生じる。また、カーボンの供給に
よりスラグ中のケイ酸および酸化鉄の一部が還元されて
金属鉄および金属ケイ素となり、カーボンはガス化して
系外に出る。
溶融しても良く、または焼却灰を溶融したスラグに加え
ても良い。また、カーボンの場合には焼却灰を抵抗加熱
炉などで溶融する際にカーボン製の消耗型電極を用い、
溶融と同時にケイ酸スラグの還元を促すようにしても良
い。さらに鉄スクラップとコークスを同時に加えても良
く、あるいは鉄スクラップを加えてカーボン製消耗電極
を用いた抵抗加熱溶融を行っても良い。また鉄スクラッ
プおよび/またはカーボンの添加と共に補助的に金属ケ
イ素を加えても良く、あるいは単独に金属ケイ素を加え
ても良い。
を示す。図1(a)に示すように、都市ゴミの焼却灰を、
電極10を有する溶融炉(電気抵抗炉)11に導いて溶融
すると、炉底には溶融スラグに含まれている金属分21
が溜まり、その上にケイ酸質スラグ22が堆積する。炉
底の金属分21は鉄および銅を主体としたものであり酸
素分圧によっては鉄が金属分21の表面に分離した層を
形成する。
3を投入すると、鉄の一部が酸化されるのに伴ってケイ
酸質スラグの一部が還元されて金属ケイ素を生じ、この
金属ケイ素の存在下でメタル中の鉄が銅と合金化する。
またカーボンはスラグ中の酸化鉄およびケイ酸の一部と
反応して、金属鉄および金属ケイ素を生じ、同時に自身
はガス化(CO,CO2)して系外に抜け、生じた金属ケイ素を
仲立ちとしてメタル中の鉄および銅が合金を形成する。
この結果、図1(c)に示すように、炉底には銅分の多いC
u-Fe-Si系合金相(I) が形成され、その上側に鉄分の多
いCu-Fe-Si系合金相(II)が形成される。
記合金が形成されない。但し、上記金属質部分のケイ素
含有量が多過ぎると磁性が乏しく磁気選別によって回収
できない。また有価金属の回収率を高めるには上記金属
質部分の銅の含有量が多いほど好ましいが、多過ぎると
ケイ素の場合と同様に磁気選別が困難になる。具体的に
は、ケイ素の含有量が17%を上回る場合および銅含有
量が90%を越える場合には、この金属質部分が磁石に
吸着せず磁選を行うことができない。一方、鉄の含有量
が90%を越える場合(即ち、銅の含有量10%未満)
には銅製練の回収コストがかさみ、銅を回収するメリッ
トが無くなる。銅製練で経済的に回収するために必要な
銅品位は10%程度が最下限と云われている。
について、銅の回収率が高く、しかも磁気選別に適する
組成範囲は、図2の斜線部分に示すように、銅および鉄
がおのおの10〜90%であって金属ケイ素が4〜17
%の範囲である。なお、銅の含有率はやや低下するが磁
石に対する吸着性の良い範囲は、銅10〜30%、鉄5
5〜85%、ケイ素2〜15%である。
加量、あるいは必要に応じて添加される金属ケイ素の量
は、図2に示すように、上記合金が形成される組成範囲
になる量である。具体的な添加量は焼却灰の組成と溶融
スラグの性状に応じて定めれば良い。
ンを投入することにより、前述のように、炉底側の銅含
有量の多い合金相(I)と、その上側の鉄含有量の多い合
金相(II)の2相が各々形成される。通常、炉底側の合金
相(I)の銅含有量は概ね70〜90%程度、上側の合金
相(II)の鉄含有量は概ね50〜85%程度であり、合金
相(II)の部分は磁石に強力に付着するので容易に磁選す
ることができ、また、合金相(I)の部分も吸着力は弱い
が磁石選により分別できる。
て、鉄濃度の高い結晶部分と銅濃度の高い結晶部分とが
一体に混在した状態をなしており、鉄濃度の高い部分が
磁石に吸着し、これと一体化した銅濃度の高い部分と共
に回収される。また、上記金属質部分には銅の他に微量
の金および銀などが含まれており、これらも同時に回収
することができる。回収した合金の組成は、概ね、銅が
10〜90%、ケイ素が4〜17%および銅、鉄、ケイ
素以外の焼却灰含有金属が5%以下、残余が鉄である。
銅、鉄、ケイ素以外の含有金属としてはアルミニウム、
マグネシウム、ナトリウム、ニッケルおよび微量の金、
銀などが含まれている。
む溶融スラグを冷却粉砕する。冷却粉砕手段として水ア
トマイズ法を利用すれば容易に粉砕することができる。
具体的には、例えば、上記溶融スラグを水砕槽に導き、
水を噴射して急激に水冷すれば自砕するので、これを磁
選機にかけて上記合金質部分を吸着させ、他の珪酸質ス
ラグ砕から分離回収する。回収した合金質水砕物は、銅
製練の原料として用いることにより、製練工程において
銅およびその他の有価金属を回収することができる。
に示す。
理されている焼却灰について、溶融炉内で焼却灰を約1
400〜1520℃に加熱して溶融減容する際に、焼却
灰100Kgに対して表1に示す量の鉄スクラップおよび
/または金属ケイ素を投入し、溶融スラグの金属質部分
を合金化した後、溶融スラグを水砕工程に導き常温に急
冷して水砕し、平均粒経1.5mmの水砕物を得た。この
水砕物を磁選機にかけて金属質部分を回収した。溶融ス
ラグのケイ酸質部分および金属質部分の量、銅含有量、
回収した金属の量とその品位、銅の回収率を表1に示し
た。
スと共に鉄スクラップおよび/または金属ケイ素を加え
た他は実施例1と同様にして都市ゴミ焼却灰の溶融スラ
グから金属部分を回収した。この回収金属量と品位、銅
の回収率を表2に纏めて示した。また、比較例として、
金属ケイ素を単独に過剰量加えた場合(No.B-1)および無
処理の場合(No.B-2)を表2に対比して示した。
プおよび金属ケイ素のいずれも投入しない無処理の場合
(No.B-2)には、鉄と合金を形成する銅の量が少なく、磁
選によって回収される金属量は3.5kgに過ぎず、しか
も回収した金属部分の大部分は鉄であって銅の含有量は
鉄の1/10以下である。一方、鉄スクラップないしコ
ークスを所定量投入したものは回収金属量が多いうえに
銅の品位が格段に高く、特に、鉄スクラップと金属ケイ
素を併用したもの(No.4〜No.7)、やや多めのコークスを
用いたもの(No.11,12)、コークスと共に鉄スクラップや
金属ケイ素を併用したもの(No.13〜No.15)は銅の回収率
が60%以上であり、大部分は80〜90%台であっ
て、銅の回収率が飛躍的に向上している。なお、金属ケ
イ素を単独で添加する場合には、添加量がメタル部分に
対して20%を越える(No.B-1)と磁性が弱くなり、回収
量が零になるので、これ以下の投入量が適当である。
灰の溶融スラグから銅などの有価金属を効率よく回収す
ることができる。しかも本発明の回収方法は、鉄スクラ
ップおよび/またはカーボンを溶融スラグに投入し、ス
ラグ中の金属分を有効に利用して合金を形成させ、この
粉砕物を磁選する方法であるので既存設備の大がかりな
変更を必要とせず、処理コストも極めて低く実施し易い
うえに、従来は経費をかけて廃棄していたものから経済
性のある資源を回収できるので、実用上の利点が大き
い。また、回収したスラグは金属分を殆ど含まないの
で、建築用レンガの材料等に適し、有効に利用し易い。
は処理前の溶融スラグの状態、(b)は鉄スクラップを投
入した状態、(c)は処理後の溶融スラグの状態を各々示
す。
銅−ケイ素の3元系状態図。
相 10−アーク電極、 11−溶融炉、 21−金属分、
22−珪酸質部分、23−鉄スクラップ
Claims (10)
- 【請求項1】 都市ゴミの焼却灰から生じた溶融スラグ
中の金属分を、金属ケイ素の存在下で合金化したもので
あって、銅−鉄−ケイ素を主体とした有価金属回収合
金。 - 【請求項2】 銅が10〜90重量%(以下%)、ケイ
素が17%以下、および銅、鉄、ケイ素以外の焼却灰含
有金属が5%以下、残余が鉄からなる請求項1に記載の
有価金属回収合金。 - 【請求項3】 都市ゴミの焼却灰から生じた溶融スラグ
中の金属分を、金属ケイ素の存在下で合金化して、銅−
鉄−ケイ素を主体とする合金を形成させ、該合金を回収
することを特徴とする都市ゴミ中の有価金属の回収方
法。 - 【請求項4】 都市ゴミの焼却灰またはその溶融スラグ
に、鉄スクラップおよび/またはカーボンを投入して上
記合金を形成させる請求項3に記載の回収方法。 - 【請求項5】 鉄スクラップおよび/またはカーボンと
共に金属ケイ素を投入して上記合金を形成させる請求項
4に記載の回収方法。 - 【請求項6】 上記カーボンがコークスである請求項4
または5に記載の回収方法。 - 【請求項7】 溶融スラグに、回収合金中の銅含有量が
10〜90%、ケイ素含有量が17%以下となる量の、
鉄スクラップおよび/またはカーボン、或いは、鉄スク
ラップおよび/またはカーボンと共に金属ケイ素を投入
する請求項4〜6のいずれかに記載の回収方法。 - 【請求項8】 上記銅−鉄−ケイ素を主体とした合金を
含む溶融スラグを回収後、冷却粉砕し、磁気選別により
上記合金砕を他の粉砕物から分離回収する請求項3〜7
のいずれかに記載の回収方法。 - 【請求項9】 冷却粉砕方法が水アトマイズ法である請
求項8に記載の回収方法。 - 【請求項10】 磁気選別により回収した上記合金砕を
銅製錬の原料として用いることにより鉄およびケイ素と
分離して銅および金、銀を含む貴金属を回収する請求項
3〜9のいずれかに記載の回収方法。
Priority Applications (1)
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JP11333096A JP3191674B2 (ja) | 1995-12-12 | 1996-05-08 | 都市ゴミ中の有価金属を回収した合金とその回収方法 |
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JP7-346492 | 1995-12-12 | ||
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Publications (2)
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ID=26452325
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JP11333096A Expired - Lifetime JP3191674B2 (ja) | 1995-12-12 | 1996-05-08 | 都市ゴミ中の有価金属を回収した合金とその回収方法 |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2001232341A (ja) * | 2000-02-24 | 2001-08-28 | Nippon Steel Corp | 廃棄物中の非鉄金属資源の回収方法 |
JP2003231924A (ja) * | 2002-02-08 | 2003-08-19 | Mitsubishi Materials Corp | ゴミ焼却物から溶融メタルを製造する方法とその適用 |
JP2012509987A (ja) * | 2008-11-24 | 2012-04-26 | テトロニクス リミテッド | 貴金属を回収するためのプラズマ法および装置 |
KR101393109B1 (ko) * | 2013-03-06 | 2014-05-13 | 한국생산기술연구원 | 알루미늄 드로스의 재활용 방법 및 그 시스템 |
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CN109371251B (zh) * | 2018-10-19 | 2021-04-30 | 北京硕人节能环保技术有限公司 | 一种含铬、镍除尘灰的处理方法 |
-
1996
- 1996-05-08 JP JP11333096A patent/JP3191674B2/ja not_active Expired - Lifetime
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