JPS58197236A - 水銀の回収方法及び装置 - 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】 本発明はある種の形態の廃棄物、主としてプラスチック
物質を含有する廃棄物中に存在する水銀の回収方法に関
するものである。この廃棄物を処理するために独特の装
置を発明した。 現代の社会では何種かの形態の水銀を含有する非冨に多
数の製品を使用している。これらは故障するか、さもな
ければ消耗すれば、使用者が廃棄する他の形態の廃棄物
と混ぜられる。水銀含有製品の処理が日常業務である一
定の専門家楽団以外でさえも、水銀回収の必要性に関す
る意識が次第に高まっている。しかしながら、例えば電
池の中にある水銀を無効にする装置はいまだかつて存在
したことがない。その上１、補聴器に使用する電池を引
き受けているスエーデンの製薬業者以外には、水銀含有
廃棄物の収集を引き受ける会社は実質的には一部もない
。 水銀電池又は水銀酸化物電池を動力源とする写真機、計
算機及び時計のような製品がますます現われてくるので
、水銀は当然社会全体に広がる。 従って水銀の回収及び無効化に対する要望も増大する。 又、工業界では水銀の精製に使用する技法は熟知され且
つ確立されているので、上記のように廃棄物から、歯科
医の使用したアマルガムから、破損した温度計及び気圧
計のような計器、並びに粉末螢光発光体及び水＠蒸気灯
のような燃尽灯（ｂｕｒｎｅｄ−ｏｕｔ　ｌａｍｐ　）
から、水銀を回収するのは他めて当然である。以下に記
載する新規に発明した装置を使用すれば水銀を経済的に
回収することができる。 非有機性廃棄物からの水銀分離は今日では十分確立され
た方法である。冷却トラップを通り抜けているパイプで
真空ポンプと連絡している、加熱しである減圧室の中に
廃棄物を入れる。水銀をここで凝縮させてから減圧室で
蒸留する。減圧状態の廃棄物を不活性ガスを匣用して洗
浄する。この方法のために設計した施設で水銀電池を処
理する場合には、プラスチック・シール（ｐ’１ａｓｔ
ｉＣｓθａｌ）などから出る凝縮物はパイプ及び冷却ト
ラップをふさぐ。 水銀及び他の物質を分解するだめの工場をデンマークに
建設した。この工場には直径が５扉、長さが２０ｍの回
転炉がある。しかしながら、電池に内蔵しているプラス
チック物質をこの工場では熱分解をさせはするものの、
水銀を回収することはできない。今までは炉から廃棄す
る灰は堆積後でもまだ水銀で汚染されていた。このよう
に、施設には環境に有害な、でき損ない品を燃焼するた
めの若干の工場があると云う事実にもかかわらず、まだ
ある種の特色が不足している。 水銀電池はポリスチレン又はポリエチレン製のシールと
一体になっている。電池はプラスチックでコーティング
した紙、めるいは、例えばＰＶＣのプラスチック・フィ
ルムで包んで絶縁しである。 このような電池を上記の減圧室及び蒸留工場で処理する
場合には、温度を上昇させて水銀の沸騰点になったとき
にプラスチック物質の熱分解が起る。 このために、大部分のプラスチックは蒸発するが、次に
ノぐイブ及び冷却トラップの中で凝縮又は昇華する。短
時間使用してから、この現象が始まって操作上の問題を
起こし、施設を連続運転すれば、設備が詰って掃除が必
要になる。パイプに詰まる物質は、水銀の飽オロしたコ
ークス様の沈積及び９５チまでが水銀から成るペースト
様物質である。 冷却トラップから水銀を流出させれば、わずかに多少の
水銀が流動性の金属水・・銀の形態で得られるだけであ
る。残りの分離することのできる水銀の約６０重量％は
特殊な器具を使用して、トラップから手でかき出さなけ
ればならない。その−ト、トラツノの内容物はすごい悪
臭を放ち、且つ刺敏性の発煙は目とのどとを刺激する。 ｒレーｒル管（ＤＲＸＧＥＲｔｕｂｅ　）を使用する測
定を行ってベンゼン、トルエン、キシレン及びスチレン
のよウナ若干の芳香族化合物を検出した。これで、歯の
アマルガム又は破損した光源球のような非有機性廃莱物
を工場で精製する場合よりも実質的にもつと複雑な処理
方法をすることになる。 本発明の目的は、プラスチック物質並びに水銀を含有す
る製品から水銀を回収する方法及び装置を発明すること
である。これには、装置から排気されるガスは全部、単
に水蒸気と二酸化炭素だけから成るように、プラスチッ
クを完全に燃焼させることが必要である。好ましい結果
を得るためには、この方法を前記特許請求の範囲の第（
１）項から第（５）項までに記載の方法で行う。この方
法を行う装置の独特の特徴は前記特許請求の範囲の第（
６）項から第（１０）項までに明細に記載しである。 例えば、プラスチック紙と組み合わせであるポリエチレ
ン・プラスチックを含有する酸化水銀′電池を処理する
ためには、有機物質を＠質炭化水素にし、仄にこれを燃
焼させて二酸化炭素と水蒸気とにすることができるよう
に分解することが必要でるる。 完全に焼いた酸化水銀電池的１０［）にｇから成る充て
ん物を、わずかな減圧、約−０，０５パールにしておく
ことのできる処理室に入れる。充てん物の含有するプラ
スチック物質及び〃゛ラフアイト１０重量％よりも少な
い。 処理室内をいったん減圧にすれば、ファン又は真空ポン
プで、これを維持し、同時に窒素ガスを連続的に処理室
に供給する。同時に毎分約５°Ｃの速度で充てん物を２
００℃まで加熱する。ポリエチレン・シールは約１３０
°Ｃで融解して若干の電池を破裂させ、同時に他の電池
は高熱に基因する内部圧力のために続いて爆発する。こ
れで多少の金属水銀の蒸留がしやすくなる。　　 充てん物から出る廃ガスを再燃焼装置室に導き、室の中
央の位置を占めるフレーム・バスケット・バーナー（ｆ
’ｌａｍｅ−ｂａｓｋｅｔ　ｂｕｒｎｅｒ　）を通す。 室内の温度が２００℃に到達し、バーナーに点火して、
約５分間過ぎれば、処理室内の温度は上昇し、５℃／分
の速度で４１５°Ｃになるので、この温度に約１時間半
維持する。 ２００°Ｃよりも高い温度で充てん物中の有機物質が分
解し始める。処理工程の最初の過程では、処理室内の雰
囲気は主として絶対圧力０．９５バール（−０，０５バ
ールの減圧に等しい）の窒素カスから成っている。従っ
て、工程は主として熱的な分解（熱分解）であって、熱
酸化分解の程度はずっと少ない。 重合体の熱分解で生成する物質は、温度、圧力、雰囲気
、単位時間当りの温度の上昇、系中に包含されている他
の物質、例えばプラスチック安定化頗加物などのような
若干の因子で決まる。 ３００”Ｃから５００．”Ｏまで（温度上昇約り℃／分
）でのポリエチレンの分解。 温度が４１５”Ｏまで上昇している間に、排気ガスは減
圧用機械で再燃焼装置室を経て処理室から吸引される。 ガスは中央のバーナーの貫通パイプの中を辿ってかご形
の炎（ｆｌａｍｅ　ｂａｓｋθｔ）の中に入る。これは
円すい形であって、酸化べＩＪ　ＩＪウムのような耐熱
性物質で作った双曲面型で、鉛直の調節をすることので
きるコ、１ツブの中の基部で・終りになる。排気ガスの
速度は、排気ガスがかご形炎の炎の幕を通過し終える時
捷でに、バーナーを１ でに低下していた。この時までにバーナーがＬＰガス／
仝気気合合物燃焼しているか、又は水素ガス／砺気混合
物で燃焼しているかによって、ガスの温度は１５００　
’Ｏから２０００“Ｃ捷で到達した。 この温度では、処理室から出た排気ガスの一部である流
動物質は遊離基の生成を経て分解して、より単純な炭化
水素、−酸化炭素及び窒素になり、適当な量の酸素が存
在すれば、続いて完全燃焼して二酸化炭素及び水蒸気に
なる。酸素が不足であれば、緩慢な分解をすることにな
り（過酸化物基が少ない）、又排気ガス中の有毒な一酸
化炭素で不完全燃焼をすることになる。 −Ｆ記のコツプの形状のために、処理室から排気された
ガスがかご形炎を通過する前に、実質的にバーナーの炎
と同じ高温に達するような方法で混和されるために、遊
離基中の分子鎖が開裂する。 再燃焼装置室、・を設計し、且つ大きさを決めるために
は、単位時間当り、どの分解生成物ができ、又これらを
どんな量で燃焼させるかを知ることが２ 肝要である。処理至内でポリエチレンプラスチック１に
ｇを分解し、その大部分を転化させて１−ヘキシレン、
１−ペンチレン、プロパン及ヒプロピレンにするという
仮定に基づく計算を、下記に示す式を使用して行う。こ
れによって、減圧下のポリエチレン厘合体について熱分
解速度を決定し、且つ処理室内で支配的な条件でのポリ
エチレン・プラスチックの分解のおおよその見積りを行
う。 一旦 に：ｌ：　Ａ　、　ｅＲＴ 式中、Ｋ−速度定数（Ｓ−１） Ａ＝アルレニウス因子（Ａｒｒｈｅｎｉｕ日ｆａｃｔｏ
ｒ）（ｓ−１）Ｅ−活性化エネルギー（ＫＪ・（モル）
−１）Ｒ−気体定数（８，３１４Ｊ・０Ｋ・（モル）−
１）Ｔ一温度（０Ｋ） この計算方法及び実施した実験によって、ポリエチレン
プラスチックは減圧下４１５’Ｏで・毎分１チの速度で
分解することを見い出した。すなわち、温度４１５℃で
ポリエチレンプラスチック１砺の分Ｊｍには約１時間半
かかる。実際の操作条件では、処理室内での過程で６！
／分から９沼／分までのガス気流に相尚する、毎分１０
．９から毎分１５ｇ筐での速度でポリエチレンの分解が
起った。このガス気流が連続的に仕込まれる０、５１３
／分の窒素ガス（標準状態）と−緒になって生じる全ガ
ス気流は約１Ｏ−１３７分である。 ガストラップ（炎円すい及び炎コツプ）の壁体の温度を
１５００　Ｏから２０００°Ｃまでに維持し、その上、
仕込み物中の特定のガスが完全燃焼しない限り逸出する
ことができない閉鎖された容積を保持するためには、バ
ーナーに対して下記のガス気流が必要である、 ＬＰガス　０．２〜０．３ｒｒＬ３／時（標準状態）空
気　　　５〜８ｍ３／時（標準状態）これには、かご形
炎の表面を通って出るガスの速度に対して、所定の比率
にできるように、バーナーの中心オリフィス中のガスの
速度を調整しなければならないことが必要になる。ガス
速度の間の比率でもめる、この比率は１：２０程度にす
るべきである。 コツプ形の表向全体にわたる温度分布を均一にする最良
の方法は、コツプを半球形から双曲面までの形にし、こ
の方法で、かご形炎の円形をしている前面を中心の方向
に湾曲させろことであることを証明した。 電池の中のプラスチック物質から放散されるガスを無効
化している間に、水銀蒸気が仕込み物から放出される。 水銀の沸騰点（３５６，５８″Ｃ）以上になれば、電池
中の大部分の水銀は沸騰して出る。水銀蒸気は水冷の迷
路トラップを経て導くので、水銀はこの中で凝縮する。 それにもかかわらず、蒸気は多少このトラップを通過し
て、凍結室の中に組み入れである、下流の低温トラップ
の中で凝縮する。電池のプラスチック物質の分解しなか
った残分を残らず分離するために、これらを減圧装置を
介して外字中に導き出す前に、低温トラップから排出さ
れたガスをガス濾過機中を流通させる。 温度を４１５℃に１時間半維・持してから、再燃焼装置
室中のバーナーを消し、その後水銀抽出操作を単独に行
うために処理室内の圧力を−０，９パールまで下げる。 処理室内の温度を５１０’（：！まで上げ、同時に処理
室内の圧力が１時間に２回、徐徐に−０，５バール捷で
上がり、次に−０，７５バールと−０，９５パールとの
間まで下がるように窒素ガスの供給を調節する。圧力の
この動揺で、電池の内一部に残っている水銀を残らず押
し出す。このようにして、この操作を４時間続ける。こ
の時間中の処理室の温度を、生成するＰｂ　１Ｃｄ、　
Ａｇ　、　３ｎ及びＺｎのアマルガムを残らず分解し、
且つ遊離した水銀を蒸留するように調節する。 処理時間が終った時に処理室への熱の供給を中断し、圧
力を徐々に上昇させて大気圧にする。電池の残留物の化
学分析では、平均して、残っている水銀の残留量は５’
Ｏｐｐｍ以下であって、これらは直接台所のごみの捨場
に捨てることができる。 上記で説明した過程を行うのに使用する精選した装置の
設計の説明を下記に示す。図面には参照番号を付けであ
るｂ 第１図では装置の模式図を示し、 第２図では第１図に示した再燃焼装置室の縦断５ 面図及びフレーム・バスケット・バーナーの一部の縦断
面図を示す。 水銀を除去しようとしているプラスチック物質を含有す
る廃棄物の充てん物を入れである容器１を保温しである
処理室２に入れる。この室は効果的に密閉してあって、
例えば電気抵抗部品３の形態の加熱装置、及び窒素のよ
うな不活性ガスの流入口４を設けである。廃ガス導管５
は処理室２から延びて、下記で詳細に説明する再燃焼装
置室６に合体する。導管５は例えば迷路タイプの冷却ト
ラップ７まで続き、導管５を流通するガスはこのトラッ
プの中で、流入口８を経て冷却トラップに供給される水
で冷却される。冷却トラップ７用のジャケットは流出口
９に結合しており、ジャケットを通る再循環用の加熱さ
れたばかりの冷却水を温度を下げるために放熱器内を流
通させる。遮断弁１１を装着しである排水パイプ１０は
冷却トラップ７の底部から延びている。冷却トラップ７
内で凝縮した水銀は排水パイプ１０を通って流出するの
で、続いて精製し、新しい水銀として転売す６ る。 圧力感応装置１３を冷却トラップ７から延びている導管
１２に連結する。この装置は制御装置１４に信号を伝達
し、制御装置は処理室２へのガス流入口４のニードル弁
１５を調節する。遮断弁１６の位置も導管１２の中にあ
って、制御装置１４で動かす。遮断弁１６はニードル弁
１５を通って不活性ガスを仕込む時には閉じたままにし
ておき、処理室から出る廃ガスを滅”圧装置で施□設か
ら除去する時には開く。 導・ｕ１２は遮断弁１６から凍結室１７の中にある低温
トラップ１８まで延びている。冷却トラップ７で分離し
なかった水銀、並びに再燃焼装置室６で燃焼して二酸化
炭素及び水蒸気にはならなかった、残っているプラスチ
ック物質は残らずここで凝縮する。低温トラップ１８に
は排水パイプ１９があり、これには、冷却トラップ７の
ときと同じ方法で、分離した水銀を処理するために遮断
弁２０を装着しである。 最後の電気ガス導管２１は低温トラップ１８から延びて
、施設から排出されるガスの最終精製用のガスｐ過磯２
２に結合している。廃ガス４菅２１は末端が真空ポンプ
であり、これには本方法の最初の段階で必要なわずか々
減圧を維持するためにファン２４を据え付けである。 制御装置１４はニードル弁１５及び遮断弁１６を開閉す
る外に、又真空ポンプ２３及びファン２４の操作を調節
する。ファン２４は、限られた量の不活性ガスをニード
ル弁１５を経て送り込んでいる間、施設全体の圧力を下
げる。処理室１内の充てん物の含有しているプラスチッ
ク物質が蒸発した場合には、施設全体の圧力を下げて−
０，９バールにするように真空ポンプ２３の運転を始め
る。次に制御装置１４が弁１６を閉じ、且つニードル弁
に、この場合には、圧力が−０，５バールに達するまで
、不活性ガスを徐々に供給するよう合図する。次に制御
装置１４は真空ポンプ２３を始動し、その後遮断バルブ
１６が開き、且つ施設の圧力を再び下げて−０，９バー
ルにすることができる。制御装置１４は単位時間当りの
サイクルを所９ 望のサイクル数にセットすることができる。 上白己の再燃焼装置室６はド記は下記の構造になってい
る。室は二厘ジャケット２５に包まれ、循環冷却媒質が
流入口２６から流出口２７に流れている円形空間がある
のが好ましい。室の上部を貫通シてフレーム・バスケッ
ト・バーナー２８を垂直に挿入する。バーナー２８の中
央を通る溝２９は廃ガスを処理室２から再燃焼装置室６
へ導くためである。溝２９の口の直後に孔３０のある環
を装着する。孔はバーナー２８の軸に対して鋭角にあけ
である。ガスと空気との混合物は孔を通って流れ、幾つ
かの炎が一緒になって円すい形のかご形の炎を作って燃
える。かご形炎の円すいの形状はバーナーの中心線に対
する孔３０の角度で決捷る。 下方の縁に沿って開口３３のあるスリーブ型の保持体３
２を再燃焼装置室の底部３１に据える。 底部はジャケラ下、で包み冷却媒質を循環させる。 開口３３は保持体３２の中に開き、且つ底部３１に位置
する排気管３４に自由に通じることができ、且つこれは
再燃焼装置室で処理したガスに対する流出口になってい
る。調整できる支持機３５を保持体３２の内側に着装し
、且つこれらに酸化ベリリウムのような耐熱性金属で作
った炎コツプ３６を載せる。コツプ３６の内側は実質的
に円球形であるが、横断面が双曲線であるのが適切であ
る。 このようにしてかご形炎の中の炎は再燃焼装置室６の中
央で内向きに曲げられ、ここで処理室２から流出するガ
スがバーナー２８から出てくる燃焼ガスと急速に混合す
る。その結果、燃焼させようとするプラスチック物質の
分解生成物が熱せられて、はとんどかご形炎の中の炎の
温度の１５００℃から２０００°０までになる。この温
度範囲で、又かご形炎の中で発生するガス気流の到る所
で、充てん物中のプラスチック物質の分解生成物が完全
に燃焼する。 炎コツゾ３６は垂直方向の調節ができるので、かご形炎
の底面の大きさを変化させることができる。このことは
溝２９の中のガス速度とかご形炎の外全体の速度との比
率の調節ができることを意ンＵ 味している。充てん物中に含有しているプラスチック物
質のいかんによって比率を１：５から１：２０捷で有利
に選定することができる。バーナー２８に供給する燃焼
ガスの容量は当然炎コツプ３６の調整に適合させなけれ
ばなら々いが、これは公矧の方法で行う。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の模式図であり、第２図は第
１図に示した再燃焼装置室の拡大縦断面図及びフレーム
・バスケット・バーナーの一部の縦面図であり、 １は充てん物を入れる容器、２は加熱処理室、３は電気
抵抗部品、４．８．２６は流入口、５．１２．２１は導
管、６は再燃焼装置室、７は冷却トラップ、９．２７は
流出口、１０．１９は排水パイプ、１１．１６．２０は
遮断弁、１３は圧力感応装置、１４は制御装置、１５は
ニードル型調節弁、１７は凍結室、１８は低温トラップ
、２２はガス濾過機、２３は真空ポンプ、２４はファン
、２５は二ｆｆｉジヤケット、２８はバーナー、２９は
溝゛、３０はオリフィス、３１は再燃焼装置室の底部、
３２はスリーブ型保持体、３３は開口、３４は排気管、
３５は調節できる支持機、３６は炎コツプ、である。 代理人　桟材　皓 外４名 つス 図面の浄書（内容に変更なし） 手続補正書（方式） １、事件の表示 昭和５ｑ　年特許願第　２１１２１６　　　号３、補正
をする者 事件との関係　特許出願人 ４、代理人 ５、補正命令の日付 昭和５８年５月３１日 ６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象 図面の浄書　（内容に変更なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）プラスチック物質を含有する廃棄物を、処理室内
   で、不活性ガスの供給を制限したわずかな減圧下で、ま
   ず約２００℃に刃口熱し、そのためにプラスチック物質
   が放散するガスを再燃焼装置室に導き、この甲で室内に
   設備しであるフレーム・バスケット・バーナーを燃焼さ
   せた後に、ガスを導いてバーナーの中の溝を通すと、ガ
   スは燃焼ガスと混合して同じ温度になって完全燃焼を受
   け、同時に処理室内の温度は約４１５℃まで上って、こ
   の温度で一定にとどまり、この間に処理室内のプラスチ
   ック物質は完全に分解し、その後室内の温度を上げて約
   ５１０°Ｃにし、且つ不活性ガスの圧力を脈動させるこ
   とを特徴とする、処理室に入れたプラスチック物質を含
   有する廃棄物から、不活性ガスを脈動させて、すすぎ出
   しをしながら水銀を蒸留させ、その後水銀蒸気を凝縮さ
   ぜることを包含する、プラスチック物質を含有する廃棄
   物から水銀を回収する方法。 （２）　　水銀を蒸留する最終工程中の不活性ガスの圧
   力が−０，５バールと−０，９バールとの間で脈動させ
   ろことを特徴とする上記第（１）項に記載の方法。 （３１処理室内の温度を毎分５°Ｃずつ上げることを特
   徴とする、＠記載（１１項に記載の方法。 ＋４１ＬＰガス／空気混合物でフレーム・バスケット・
   バーナーに点火して再燃焼装置室内の温度を１５００　
   ’Ｃにすることを特徴とする、前記第（１）項に記載の
   方法。 （５）水素ガス／空気混合物でフレーム・バスケット・
   バーナーに点火して再燃焼装置室内の温度を２’　００
   ０℃にすることを特徴とする前記第（１）項に記載の方
   法。 （６）処理室２には不活性ガス用の流入口４を設備して
   あり、処理室２から田でいる排気導管は有機質分解生成
   物を燃焼させるように設計してめる再燃焼装置室６の一
   部になっており、導管５は水冷するのが好ましい低温ト
   ラップ７に通じており。 且つ真空ボンダ２３の調節、導管１２．２１の中の真空
   ポンプ２３の上流側の位１σにある４断弁１６、及び流
   入口４の中にあるニードル弁型調節弁１５の開閉の′Ａ
   節をするための制御装置１４を装置しであることを特徴
   とする、刃口熱処理室２、低温トラップ１８、真空ボン
   ダ２３及び付属の連絡導管５．１２．２１を包宮する、
   前記第（１）項に記載の方法を英雄する装置。 （７）制御装置１４は調整可能のプログラムに従って処
   理室２・＼の熱の供給を調節することを特徴とする一ヒ
   記載（６）項に記載の装置。 （８）制御装置１４は、遮断弁１６、不活性ガス用の調
   節弁１５、及び処理室２内の減圧を前もって調節しであ
   る１時間尚りのサイクルで脈動させるような順序通りに
   真空ポンプ２３を働かせることを特徴とする前記第（６
   ）項に記載の装置。 （９）冷却ジャケット及び、燃焼ガス用の一連の細孔導
   管で周囲を包んである区切りをしである溝２９の中に廃
   ガスを導入するのに通過させ、末端はここから出たガス
   がかご形の炎を作るオリフィス３０になっている、最高
   部に挿入しであるフレーム・バスケット・バーナー２８
   が一部になっており、且つ排気管３４を室６の底部３１
   に配置しであることをｖｊ徴とする、分解炉から出るフ
   ０ラスチック物質の分解による廃ガス生成物用の再燃焼
   装置室。 （ｊＯ）排気営３４と連絡するように下方の末端に沿っ
   て一部が一口３３になっているスリーブ型保持体３２は
   室６の底部３１に載っており、且つ調節することのでき
   る保持体には耐熱物質製の実質的に半球形のコツプ３６
   を載せであることを特徴とする上記第（９）項に記載し
   た再燃焼装置室。