JPS61234981A - 廃乾電池の処理方法 - 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】 産業上の利用分野） 本発明は、廃乾電池の処理方法に関する。

従来の技術） −ａに乾電池には、マンガン乾電池、アルカリマンガン
電池、水銀電池、カドニカ電池などがある。これらの廃
乾電池の回収方法としては、水銀電池においては有価金
属濃度が高いため、またカドニカ電池などの二次電池は
長期間充電使用されるため殆ど廃棄されず、かつ生産量
も低いものである。このように、廃乾電池の大部分は、
生産量の圧倒的に多いマンガン乾電池とアルカリマンガ
ン電池に大別することができる。

従来、大部分の自治体では廃乾電池を一般ごみから分別
回収することなく、焼却後埋め立てたりあるいは不燃物
のごみとしてそのまま埋め立てていたが、乾電池中に含
有される水銀による大気汚染や土壌汚染などが提起され
、公害防止の観点から大部分の自治体は分別回収を始め
ている。

分別回収された廃乾電池の一部分は、水銀回収業者が引
き取って処分しているが、大部分はドラム缶などに入れ
て保管されているのが現状である。

このような廃乾電池から有価資源を回収する方法につい
て、現在まで幾つかの方法が提案されている。

例えば■廃乾電池を破砕し、破砕物を水洗、脱アルカリ
処理し、金属類を無機酸にて溶解し、金属塩とした後、
中和、固液分離し電解により金属亜鉛を回収する湿式法
や、■廃乾電池を破砕後、直ちに加熱焙焼を行い、蒸発
物あるいは揮発物を除去後再度粉砕し磁選などにより磁
性物を除去し、再度高温度にて還元焙焼し亜鉛を揮発さ
せ、コンデンサーにより冷却し、金属亜鉛を回収する乾
式発明が解決しようとする問題点） 以上のように廃乾電池の大部分を占めるマンガン乾電池
とアルカリマンガン電池は、その組成および構造におい
て異なるものである。即ち、これらの廃乾電池を構成す
る有価物としては、亜鉛、鉄、水銀、二酸化マンガン、
炭素などであるが、アルカリマンガン電池の負極は粉末
亜鉛であり、該粉末亜鉛中には約７重量％で水銀が含有
されているのに対し、マンガン乾電池の負極は筒板状金
属亜鉛であり、その水銀含有量は約ｏ、ｏｏｓ〜０．０
１６重量％と極めて濃度が低いものである。

このような組成の異なるマンガン乾電池とアルカリマン
ガン電池を混在したまま処理すると処理方式が複雑とな
る。即ち、廃乾電池を産業廃棄物とした場合、廃棄物処
理法第１５条第２〜３項並びに厚生省令第７条第１０項
および同施行規則第１２条第２項などの法令の適用を受
け、中間処理施設の技術上の基準が定められており、水
銀またはその化合物を含む形での焙焼温度は、６００℃
以上となっている。そこで廃乾電池であるマンガン乾電
池とアルカリマンガン電池との混在物を同時に破砕し、
得られる破砕物を前記６００℃以上の酸化雰囲気中で水
銀回収のため焙焼すると、脱水銀の目的は達成されるが
亜鉛は一部酸化されて酸化亜鉛となり、また一部の亜鉛
は熔解し鉄や二酸化マンガンなどの融点の高い物質と反
応し、焙焼後再度粉砕してもこれらの成分を充分に分離
することが困難となり、亜鉛の回収率も低いものとなる
。この際、金属亜鉛は酸化亜鉛に変化しているので、塩
化揮発法により塩化亜鉛として回収するかあるいは還元
揮発法により金属亜鉛として回収しなければならない。

また、鉄の一部は、焙焼に際し、二酸化マンガン、亜鉛
などと反応しフェライトに変化しているため、磁選が充
分に行われない恐れもある。

本発明は、前記従来の技術的課題を背景になされたもの
で、廃乾電池、とりわけマンガン乾電池とアルカリマン
ガン電池の組成および構造の違いに着目し、廃乾電池よ
りマンガン乾電池を選別するとともにマンガン乾電池よ
り有価金属の回収を効率よく行い、資源の再利用を図り
、かつ効果的な公害防止を図る方法を提供することを目
的とする。

問題点を解決するための手段） 即ち本発明は、次の（イ）〜（へ）の工程を含むごとを
特徴とする廃マンガン乾電池の処理方法を提供するもの
である （イ）分別回収された廃乾電池をアルカリマンガン電池
とマンガン乾電池とに選別する第１工程。

（ロ）選別されたマンガン乾電池を破砕し、破砕物と、
二酸化マンガンを主体とする粉末とに篩分けする第２工
程。

（ハ）粉砕物を磁選することにより、鉄成分を除去する
第３工程。

（ニ）磁選後の破砕物を風篩し、紙類、プラスチック類
を除去する第４工程。

（ホ）風篩後の破砕物を二次破砕し、亜鉛片を主体とす
る二次破砕物と炭素棒を主成分とする粉末とに篩分けす
る第５工程。

（へ）二次破砕物を溶融し、金属亜鉛を回収する第６エ
程。

本発明は、マンガン乾電池がアルカリマンガン電池に比
し水銀含有量が極めて低いという組成上の相違点および
両者の構造が異なる点に着目してなされたものである。

即ち、マンガン乾電池の構造は、■正極端子の炭素棒を
中心として■二酸化マンガンと炭素質の合剤（塩化アン
モニウムと塩化亜鉛を含む糊状の電解液を含む）および
■容器を兼ねる負極の亜鉛缶とから構成され、その他合
剤と亜鉛缶との間にライナーペーパー、亜鉛缶の外側に
プラスチックなどの絶縁筒、絶縁筒の外側に鉄などより
なる金属外装、また負極端子部側には底紙、金属底板、
一方正極端子部側にはっは紙、封口剤、金属封口材など
より構成されている。

かくて本発明では、マンガン乾電池の場合は、水銀含有
量がアルカリマンガン電池に比し極めて低濃度であるた
め、簡単な水銀回収手段でよいこと、また構造上の特徴
を活かして金属亜鉛をそのまま回収するものである。

以下、本発明を工程別に分けて詳細に説明する。

（イ）第１工程 第１工程では、分別回収された廃乾電池をアルカリマン
ガン電池とマンガン乾電池とに選別するものである。前
記したように、マンガン乾電池とアルカリマンガン電池
とでは、水銀含有量が太きく異なることもあって後者の
方が前者に比し同一サイズでは重いものである。そこで
、例えばまず乾電池の寸法別に合わせたスリットを有す
る篩分は機で該乾電池を寸法別に分け、次いで篩分けら
れた乾電池を重量別に選別することが可能な重量選別機
で重量別に選別することにより、同一サイズの乾電池を
マンガン乾電池とアルカリマンガン電池とに選別する。

この選別方法の詳細については、本願出願人が先に提案
した特願昭５９−１９９４５３号明細書に詳述されてい
る。

（ロ）第２工程 第２工程では、選別されたマンガン乾電池を破砕し、破
砕物と、二酸化マンガンを主体とする粉末とに篩分けす
る。

破砕機としては、ジョークラシャ−、ハンマークラシャ
ー、ロールクラシャーなどの粗砕機が使用される。

マンガン乾電池を破砕機にかけて破砕すると、前記した
ように正極を構成する二酸化マンガン、アセチレンブラ
ンク２！４鉛などの炭素質、塩化アンモニウム、塩化亜
鉛などの合剤（および電解液）は、粉砕され粉末となり
、一方負極構成材料の亜鉛（微量；約０．００８〜０．
０１６重量％の水銀化合物を含む）は、板状あるいは塊
状に切断されるとともに、同様に封口材、外装材である
鉄、プラスチック類、紙類も切断され、板状、塊状ある
いは紐状となった破砕物が得られる。これらの破砕物お
よび粉末を、例えば目開き約１〜１５鶴の篩により篩分
けし、篩上に破砕物を、篩下に粉末を得ることができる
。なお、二酸化マンガンを主体とする粉末は、ロータリ
ーキルンなどで焙焼後、コンクリート固化して廃棄して
もよく、また焙焼後場化揮発法あるいは還元揮発法によ
りまず亜鉛成分を回収した後、残存する二酸化マンガン
をフェロマンガンの原料として利用することも可能であ
る。

（ハ）第３工程 第３工程では、破砕物を磁選することにより、鉄成分を
除去するものである。磁選手段としては、例えばドラム
式磁選機、ベルトコンベア式磁選機、吊下式磁選機など
を挙げることができる。本発明では、通常の廃乾電池の
乾式処理と異なり、磁選に先立ち廃乾電池を焙焼するこ
とがないため、乾電池中の鉄成分の一部が焙焼によって
フェライトなどに変性することがないので、磁選が極め
て効率的に行うことが可能となる。

（ニ）第４工程 第４工程では、磁選後の破砕物を風篩することにより破
砕物中の紙類、プラスチック類を風篩除去するものであ
る。

風篩の手段としては、例えば風力選別機、乾式比重選別
機などを挙げることができる。

廃乾電池を破砕機にかけて破砕して得られる粗砕物の中
で、体積の最も大きく占めるものが、ライナーペーパー
、絶縁材などを構成していた紙類、プラスチック類であ
る。これら紙類、プラスチック類は、他の破砕物を構成
する亜鉛、炭素棒などに比し、比重が軽いので風篩によ
り容易に除去することが可能である。

風篩によって除去されたこれらの紙類、プラスチック類
中に含まれる水銀含有量は、概ね０．００２重量％以下
であり、別途水銀回収装置を備えた焼却炉で焼却し得ら
れる天分はコンクリート固化することが好ましい。

（ホ）第５工程 第５工程では、風篩後の破砕物を二次破砕し、亜鉛片を
主体とする二次破砕物と炭素棒を主成分とする粉末とに
篩分けするものである。

風篩分は後の破砕物の主成分は、負極を構成する亜鉛片
と正極を構成する炭素棒の破片よりなる。

この混合物をそのまま亜鉛回収と水銀除去のために６０
０℃以上で加熱焙焼すると、形状、密度などが異なるた
め、非常に熱効率が悪く、また燃焼排ガスの処理も簡単
ではない。従って本工程において、粗砕物を二次破砕し
該粗砕物中の炭素棒破片を粉砕し、粉末となした上、篩
分けすることが重要である。二次破砕機としては、チュ
ーブミル、ボールミルなどの微粉砕機が用いられ、篩分
けに際しては目開き０．５〜５日の篩を用い、篩上に亜
鉛片を主体とする二次破砕物、篩下に炭素粉末が得られ
る。

なお、本工程で得られた炭素粉末は、ロータリーキルン
などの焙焼手段で焙焼し、灰分は第４工程の紙類、プラ
スチック類の天分とともにコンクリート固化し、廃棄す
ることが好ましい。

（へ）第６エ程 第６エ程では、亜鉛片を主体とする二次破砕物を溶融し
、金属亜鉛を回収するものである。

かくて得られる亜鉛片は、負極を構成する金属亜鉛片で
あり、前記したようにかかる亜鉛には微量の水銀が含有
される。そこで篩上に残った亜鉛片を電気炉あるいは坩
堝などの密閉容器中に入れて６００℃以上の温度で溶融
すると、まず水銀などの揮発成ｆが発生するので、この
揮発成分を例えばブロワ−などの吸引手段で吸引し、冷
却すれば水銀を回収することが可能である。また、該密
閉容器中、若干の酸化物などの不純物は溶融亜鉛上に浮
き、該容器の底部より溶融金属亜鉛を得ることができ、
この溶融亜鉛は冷却し、インゴットなどにすることがで
きる。

なお、不純物は、ロータリーキルンなどの焙焼炉で焙焼
後、天分は前記と同様コンクリート固化処理してもよく
、またこの不純物は酸化亜鉛を主体とするものであるの
で第２工程で得られた二酸化マンガンを主体とする粉末
とともに亜鉛の回収工程に回すことも可能である。

なお、本発明の工程において、焼却炉、ロータリーキル
ン、溶融炉などには、全てガス洗浄設備および／または
水銀回収設備を設け、排ガスを除去したり、水銀蒸気を
回収することが好ましいことはいうまでもない。

以上の（イ）〜（へ）の工程を第１図のフローチャート
として示すことが可能であり、これにより本発明を更に
具体的に理解することが可能となろう。

作用） 本発明は、マンガン乾電池の組成および構造の特性に鑑
み、廃乾電池を焙焼することなく物理的手段を組み合わ
せることにより金属亜鉛を効率的に回収するものである 実施例） 以下、実施例を挙げ本発明を更に具体的に説明するが、
本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

実施例１ 特願昭５９−１９９４５３号明細書第１〜４図記載の乾
電池の篩分は工程に従い、マンガン乾電池とアルカリマ
ンガン電池とを分別し、マンガン乾電池１１５ｋｇを得
た。

このマンガン電池１１５ｋｇを破砕機であるハンマーク
ラッシャーにて破砕した後、目開き５ｆｉの篩で篩分け
したところ、篩下として重量５７．５ｋｇ、体積５９１
！の粉末を得た。この粉末の嵩比重は０．９８であった
。

この粉末中の総水銀量を分析したところ、２０〜８０■
／　ｋｇ　、平均５０■／ｋｇであった。

一方、篩上として重量５７．５ｋｇ、体積Ｔ４１の粗砕
物を得た。この粗砕物を磁選したところ、重量１３．８
ｋｇ、体積１５Ｎの鉄塊を得た。従ってこの鉄塊の嵩比
重は、０．９２であった。

また、この鉄塊中の総水銀量は、０〜１０■／ｋｇとバ
ラツキが多かったが、平均５■／ｋｇ以下であることが
確認された。

次に、磁選後の粗砕物を風速１０〜２０ｍ／秒の条件下
で風篩したところ、重量１５．３ｋｇ、体積約１１０１
の風篩物を得た。嵩比重は、０．１４であった。この風
篩物は、主としてボール紙、プラスチック類、ゴム状の
輪などであり、総水銀量は、形状が多様であり、分析の
バラツキが大きかったため、正確な値は求められなかっ
たが、鉄塊と同等またはそれ以下であると推察された。

また、風篩後の残りは、主として正極材料である炭素棒
片と負極材料である切断された金属亜鉛で、重！２７．
８ｋｇ、体積３０１であり、嵩比重は０．８５であった
。これらの粗砕物の形状は全く異なるため総水銀量の分
析は行わなかったが、その構成成分から５０〜ｌＯＯ■
／ｋｇと推察された。上記の粗砕物をボールミルで粉砕
したところ、炭素棒片は微粉末となり、亜鉛片は殆ど変
化しなかった。これを目開きＩｍの篩で篩分けし、篩上
に亜鉛片を、篩下に炭素粉末を得た。得られた亜鉛重量
は２３ｋｇであった。この亜鉛片を坩堝に入れ、約６０
０℃で加熱熔解した結果、亜鉛含有量９９．２重量％の
亜鉛地金１９．３ｋｇを得た。残りの３．２ｋｇは、前
記工程で篩分けできなかった　　　゛夾雑物の灰および
亜鉛酸化物であった。

発明の効果） 以上、本発明によれば■廃乾電池中の中よりマンガン乾
電池のみを取り出し有価物回収と廃棄物処理法を両立さ
せることができ、また■選別機と破砕機を組み合わせ、
かつ焙焼工程を最後に採用することにより省エネルギー
、省資源化を図ることができ、金属亜鉛を直接回収する
ことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を説明するためのフローチャートであ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）次の（イ）〜（ヘ）の工程を含むことを特徴とす
   る廃乾電池の処理方法。 （イ）分別回収された廃乾電池をアルカリマンガン電池
   とマンガン乾電池とに選別する第１工程。 （ロ）選別されたマンガン乾電池を破砕し、破砕物と二
   酸化マンガンを主体とする粉末とに篩分けする第２工程
   。 （ハ）破砕物を磁選することにより、鉄成分を除去する
   第３工程。 （ニ）磁選後の破砕物を風篩し、紙類、プラスチック類
   を除去する第４工程。 （ホ）風篩後の破砕物を二次破砕し、亜鉛片を主体とす
   る二次破砕物と炭素棒を主成分とする粉末とに篩分けす
   る第５工程。 （ヘ）二次破砕物を溶融し、金属亜鉛を回収する第６工
   程。