特許 6075790 廃棄物中の有価金属回収方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6075790

(24)【登録日】2017年1月20日

(45)【発行日】2017年2月8日

(54)【発明の名称】廃棄物中の有価金属回収方法

(51)【国際特許分類】

   C22B 7/02 20060101AFI20170130BHJP

   C22B 1/00 20060101ALI20170130BHJP

   C22B 3/04 20060101ALI20170130BHJP

   C22B 3/44 20060101ALI20170130BHJP

   C04B 7/60 20060101ALI20170130BHJP

   B09B 3/00 20060101ALI20170130BHJP

   C22B 15/00 20060101ALN20170130BHJP

   C22B 19/30 20060101ALN20170130BHJP

   C22B 13/00 20060101ALN20170130BHJP

   C22B 43/00 20060101ALN20170130BHJP

【ＦＩ】

   C22B7/02 B

   C22B1/00 601

   C22B3/04

   C22B3/44 101A

   C22B3/44 101

   C04B7/60

   B09B3/00 304G

   B09B3/00ZAB

   !C22B15/00 107

   !C22B19/30

   !C22B13/00 101

   !C22B43/00 102

【請求項の数】5

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2014-19072(P2014-19072)

(22)【出願日】2014年2月4日

(62)【分割の表示】特願2013-46114(P2013-46114)の分割

【原出願日】2013年3月8日

(65)【公開番号】特開2014-173188(P2014-173188A)

(43)【公開日】2014年9月22日

【審査請求日】2015年11月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000240

【氏名又は名称】太平洋セメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106563

【弁理士】

【氏名又は名称】中井 潤

(72)【発明者】

【氏名】中野 修一

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 崇幸

(72)【発明者】

【氏名】近藤 尚

(72)【発明者】

【氏名】鎌田 浩司

(72)【発明者】

【氏名】花田 隆

(72)【発明者】

【氏名】生田 考

(72)【発明者】

【氏名】不死原 正文

(72)【発明者】

【氏名】石田 泰之

【審査官】 國方 康伸

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−２１０５７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０１８３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１４３７２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２２Ｂ １／００−６１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

廃棄物を原料又は／及び燃料としてエコセメントキルンでエコセメントを焼成し、該エコセメントキルンから排出された燃焼ガスの全量を冷却塔で冷却し、該冷却塔の排ガスに含まれるダストを回収し、該回収したダストを水洗して脱塩するエコセメント製造工程において、
前記エコセメントキルンに金及び銀を含む廃棄物を供給し、
前記水洗後のダストを金及び銀を含むダストとして回収することを特徴とする廃棄物中の有価金属回収方法。

【請求項2】

前記廃棄物に焼却灰を用いることを特徴とする請求項１に記載の廃棄物中の有価金属回収方法。

【請求項3】

前記エコセメントキルンに金、銀及びビスマスを含む廃棄物を供給し、前記水洗後のダストを金、銀及びビスマスを含むダストとして回収することを特徴とする請求項１又は２に記載の廃棄物中の有価金属回収方法。

【請求項4】

前記水洗したダストを酸浸出工程及びアルカリ浸出工程に供して前記金及び銀を含むダストを回収することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の廃棄物中の有価金属回収方法。

【請求項5】

前記水洗したダストの一部、又は前記水洗したダストを酸浸出工程及びアルカリ浸出工程に供したダストの一部を前記金及び銀を含むダストとして回収し、残りを前記エコセメントキルンに戻すことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の廃棄物中の有価金属回収方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、廃棄物中の有価金属回収方法に関し、特に、都市ごみ焼却灰、汚泥等の廃棄物に含まれる有価金属を回収する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、家電に使用される電子基板類をリサイクルし、金、銀、銅、錫、ニッケル等の有価金属が回収されている。また、水銀灯や蛍光灯のリサイクルを通じて水銀の回収も行われている。

【0003】

さらに、特許文献１には、都市ごみ等の廃棄物を破砕機で破砕し、必要に応じて乾燥機で水分除去し、熱分解炉で熱分解させて熱分解残渣を生成し、該熱分解残渣からチャーを選別装置で選別した後微粉化装置で微粉化し、微粉化したチャーを移送手段で移送し、別設備で燃料として燃焼させることで、良質な有価金属やガラス類を回収し得る廃棄物の燃料利用方法が提案されている。

【0004】

また、特許文献２には、飛灰を脱塩素洗浄し、該脱塩素洗浄した飛灰、亜鉛含有原料、フラックス及び石炭を混合し、乾燥させて粉砕した後、団鉱とし、該団鉱を溶融還元することで有価金属を回収する方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０００−２８３４３０号公報

【特許文献2】特開２００７−１８６７６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、上記従来の技術では、廃棄物等の乾燥粉砕や熱処理等に大量のエネルギーを消費するため、運転コストが高騰する。一方、小規模のバッチ式等の回収装置を用いた場合には、採算面から実現が困難であるという問題があった。

【0007】

そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、都市ごみ焼却灰、汚泥等の廃棄物に含まれる有価金属を低コストで回収することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、本発明は、廃棄物中の有価金属回収方法であって、廃棄物を原料又は／及び燃料としてエコセメントキルンでエコセメントを焼成し、該エコセメントキルンから排出された燃焼ガスの全量を冷却塔で冷却し、該冷却塔の排ガスに含まれるダストを回収し、該回収したダストを水洗して脱塩するエコセメント製造工程において、前記エコセメントキルンに金及び銀を含む廃棄物を供給し、前記水洗後のダストを金及び銀を含むダストとして回収することを特徴とする。また、前記廃棄物に焼却灰を用いることができる。さらに、前記エコセメントキルンに金、銀及びビスマスを含む廃棄物を供給し、前記水洗後のダストを金、銀及びビスマスを含むダストとして回収することができる。

【0009】

本発明によれば、エコセメント製造工程から有価金属を含むダストを回収するため、別途熱処理等のエネルギーを必要とせず、低コストで有価金属を含むダストを回収することができる。

【0011】

さらに、前記水洗したダストを酸浸出工程及びアルカリ浸出工程に供して前記金及び銀を含むダストを回収することができ、有価金属濃度の高いダストを回収することができる。

【0012】

また、前記水洗したダストの一部、又は前記水洗したダストを酸浸出工程及びアルカリ浸出工程に供したダストの一部を前記金及び銀を含むダストとして回収し、残りを前記エコセメントキルンに戻すことができる。ダストを循環させることにより、有価金属が濃縮したダストを回収することができる。

【発明の効果】

【0013】

以上のように、本発明によれば、都市ごみ焼却灰、汚泥等の廃棄物に含まれる有価金属を低コストで回収することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明に係る廃棄物中の有価金属回収方法を適用したエコセメントキルン排ガスの処理装置を示す全体構成図である。

【図2】図１のエコセメントキルン排ガスの処理装置のＨＭＸ処理工程を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明においては、本発明に係る方法をエコセメント焼成装置に適用した場合を例にとって説明する。

【0016】

図１は、本発明を適用したエコセメント焼成装置のキルン排ガスの処理装置を示し、この排ガス処理装置１は、ロータリキルン２からの燃焼排ガスの全量を冷却する冷却塔３からの排ガスＧ１を処理するために設けられ、排ガスＧ１から粗粉を分離するための分級装置としてのサイクロン４と、サイクロン４からの排ガスＧ２に含まれる微粉を回収する第１バグフィルタ５と、第１バグフィルタ５からの排ガスＧ３に消石灰粉等の酸性ガス処理剤ＧＴを添加した後にダストを回収する第２バグフィルタ６と、第２バグフィルタ６の排ガスＧ４を脱硫・脱硝する脱硫塔８及び脱硝塔９と、脱硫塔８から排出された活性コークスＡＣを加熱再生する再生塔１１と、再生塔１１の排ガスＧ７を洗浄する排ガス洗浄工程１２と、洗浄後の排ガスから水銀を回収する水銀回収工程１３と、高濃度の塩化物を含有するダストＤ１〜Ｄ３をゼロエミッション思想に基づいて処理するＨＭＸ処理工程１４と、最終排水処理工程１５と、ＨＭＸ処理工程１４で分離された有価金属を含むカルシウム澱物ＣＡを分取する分取装置１６とで構成される。

【0017】

サイクロン４は、排ガスＧ１に含まれる粗粉ダストを回収するために備えられ、回収されたダストＤ１は、ＨＭＸ処理工程１４に送られる。

【0018】

第１バグフィルタ５は、サイクロン４からの排ガスＧ２に含まれる微粉ダストを回収するために備えられ、回収されたダストＤ２は、ＨＭＸ処理工程１４に送られる。

【0019】

第２バグフィルタ６は、排ガスＧ３に脱硫剤として、消石灰粉等の酸性ガス処理剤ＧＴを添加した後、この排ガスＧ３に含まれるダストＤ３を回収するために備えられ、回収されたダストＤ３は、ＨＭＸ処理工程１４に送られる。

【0020】

脱硫塔８は、活性コークスＡＣに排ガスＧ４を接触させ、排ガスＧ４に含まれるＳＯｘを活性コークスＡＣに吸着させて除去するために設けられる。排ガス中のＳＯｘは、硫酸として活性コークスＡＣに吸着されて除去される。

【0021】

脱硝塔９は、脱硫塔８からの排ガスＧ５にアンモニアガス（ＮＨ₃）を注入した後、活性コークスＡＣに排ガスＧ５を接触させ、ＮＨ₃によってＮＯｘを窒素に還元して無害化すると共に、排ガスＧ５に残留するＮＯｘを活性コークスＡＣに吸着させて除去するために設けられる。

【0022】

再生塔１１は、活性度が低下した活性コークスＡＣを再生するために備えられ、硫酸、アンモニウム塩等の吸着物質を熱風によって加熱して脱離させて活性度を元に戻す。加熱再生の際には、活性コークスＡＣからの脱離物をパージするため窒素ガスが供給される。

【0023】

排ガス洗浄工程１２は、再生塔１１からの排ガスＧ７を洗浄するために備えられ、この洗浄によって、水銀を多く含む廃液Ｗ２と、その他の成分を含む廃液Ｗ３とに分離する。

【0024】

水銀回収工程１３は、排ガス洗浄工程１２からの廃液Ｗ２に含まれる水銀を回収するために備えられ、排ガス洗浄工程１２からの廃液Ｗ２を、水銀を含む汚泥Ｓと、廃液Ｗ４とに分離する。

【0025】

ＨＭＸ処理工程１４は、高濃度の塩化物を含有するダストＤ１〜Ｄ３から有価物を回収するために備えられ、図２に示すように、ダストＤ１〜Ｄ３に水と苛性ソーダを添加して水洗し（ステップＳ１）、水洗によって発生した塩素を含む廃液Ｗ１を最終排水処理工程１５に導入し、水洗後の固形分を水と硫酸を用いて酸浸出させる酸浸出工程（ステップＳ２）に供給する。

【0026】

酸浸出工程（ステップＳ２）からは、２系統の工程に供給される。浸出残渣はアルカリ浸出工程（ステップＳ３）へ供給される。浸出液は、亜鉛粉を添加した後、銅回収工程（ステップＳ４）へ供給される。アルカリ浸出工程（ステップＳ３）では、苛性ソーダを添加しアルカリ性の状態とし、浸出残渣をカルシウム澱物ＣＡとする一方、浸出液は亜鉛・鉛回収工程（ステップＳ５）へ供給される。

【0027】

銅回収工程（ステップＳ４）では、先に添加された亜鉛粉の効果によりイオン化傾向の違いを利用して、銅人工鉱物を析出させて回収すると共に、析出後の残液を亜鉛・鉛回収工程（ステップＳ５）に供給する。

【0028】

亜鉛・鉛回収工程（ステップＳ５）では、アルカリ浸出工程（ステップＳ３）の浸出液及び銅回収工程（ステップＳ４）の残液の供給を受けて、苛性ソーダ又は硫酸によりｐＨを１０〜１２に調整することにより亜鉛・鉛化合物を析出させて回収し、析出後の残液を最終排水処理工程１５に導入する。回収された亜鉛・鉛化合物、銅人工鉱物は非鉄金属精錬原料ＮＩとして回収される。

【0029】

図１に戻り、最終排水処理工程１５は、排ガス洗浄工程１２、水銀回収工程１３及びＨＭＸ処理工程１４の各々からの廃液Ｗ３、Ｗ４、Ｗ１を排水処理して放流するために備えられ、これらの廃液Ｗ３、Ｗ４、Ｗ１に含まれるエコセメント原料に由来する鉄澱物Ｉを回収する。

【0030】

分取装置１６は、ＨＭＸ処理工程１４で分離されたカルシウム澱物ＣＡを分取するために備えられ、分取したカルシウム澱物ＣＡは、有価金属を含むダストＭＥとして回収される。

【0031】

次に、上記構成を有する排ガス処理装置１の動作について、図１及び図２を参照しながら説明する。

【0032】

ロータリキルン２から排出される６００〜９００℃の燃焼排ガスを冷却塔３で冷却して１５０〜２００℃とした後、サイクロン４によって排ガスＧ１に含まれる粗粉（ダストＤ１）を回収し、第１バグフィルタ５によってサイクロン４からの排ガスＧ２に含まれる微粉（ダストＤ２）を回収する。

【0033】

次に、第１バグフィルタ５からの排ガスＧ３に脱硫剤として消石灰粉等の酸性ガス処理剤ＧＴを添加して排ガスＧ３中のＳＯｘ濃度を低下させ、第２バグフィルタ６によって排ガスＧ３に含まれるダストＤ３を回収する。

【0034】

上記回収されたダストＤ１〜Ｄ３をＨＭＸ処理工程１４に供給し、ＨＭＸ処理工程１４において、上述のように、銅、鉛及び亜鉛を非鉄金属精錬原料ＮＩとして回収すると共に、カルシウムを主成分としたカルシウム澱物ＣＡを回収する。ＨＭＸ処理工程１４にて生じた廃液Ｗ１は、最終排水処理工程１５へ送られる。

【0035】

ＨＭＸ処理工程１４にて回収されたカルシウム澱物ＣＡは、表１に示すような化学成分を有し、同表には３つのサンプルの化学分析値を示すが、微量の金や銀の貴金属や、商用価値の高いビスマスが存在することが判る。これらの金、銀の濃度は、鉱山で産出される金、銀鉱石の１０〜１００倍以上の濃度である。

【0036】

【表1】

【0037】

そこで、このカルシウム澱物ＣＡを分取装置１６で分取し、有価金属を含むダストＭＥを回収する。カルシウム澱物ＣＡの分取しなかった残りは、最終排水処理工程１５からの鉄澱物Ｉと共に調合原料ＲＭとしてロータリキルン２に戻す。

【0038】

一方、脱硫塔８において、活性コークスＡＣに第２バグフィルタ６からの排ガスＧ４を接触させ、排ガスＧ４に含まれるＳＯｘを活性コークスＡＣに硫酸として吸着させて除去する。さらに、脱硫塔８からの排ガスＧ５にアンモニアガス（ＮＨ₃）を注入し、ＮＨ₃によってＮＯｘを窒素に還元して無害化すると共に、活性コークスＡＣに排ガスＧ５を接触させ、排ガスＧ５に残留するＮＯｘを活性コークスＡＣに吸着させて除去する。この際、排ガスＧ４に含まれる水銀も活性コークスＡＣに吸着される。清浄化された排ガスＧ６は、煙突１０から大気へ放出される。

【0039】

次に、再生塔１１に熱風を導入し、脱硫塔８から排出された活性コークスＡＣを加熱再生する。これによって、活性コークスＡＣから硫酸、水銀、アンモニウム塩等が脱離する。

【0040】

次いで、再生塔１１から硫酸、水銀、アンモニウム塩等を含む排ガスＧ７を排ガス洗浄工程１２に導入し、排ガスＧ７に含まれる活性コークスＡＣのダストと活性コークスから離脱した水銀を回収する。活性コークスＡＣのダストが回収された後の排ガスは、排ガスに含まれる硫酸又は亜硫酸を中和するために再度洗浄され、この洗浄によって生じた廃液Ｗ３は、最終排水処理工程１５へ送られる。

【0041】

次に、排ガス洗浄工程１２から排出された廃液Ｗ２を、水銀回収工程１３において、水銀を含む濃縮汚泥Ｓとして回収する。尚、水銀回収工程１３にて生じた廃液Ｗ４は、最終排水処理工程１５へと送られる。

【0042】

最終排水処理工程１５へと送られた廃液Ｗ１、Ｗ３、Ｗ４からエコセメント原料に由来する鉄澱物Ｉを回収した後、残渣を放流する。

【0043】

以上のように、本実施の形態では、焼却灰や汚泥等の各種廃棄物を主原料とするエコセメント原料に由来する金や銀の貴金属、商用価値の高いビスマス等の有価金属を含むダストを回収することができる。

【0044】

尚、上記実施の形態においては、カルシウム澱物ＣＡに金、銀及びビスマスが多く含まれているため、分取装置１６によってカルシウム澱物ＣＡを分取したが、排ガス処理装置１のその他の場所からも有価金属を含むダストを回収することができ、例えば、サイクロン４や第１バグフィルタ５あるいは第２バグフィルタ６から排出されたダストＤ１、Ｄ２、Ｄ３等から有価金属を含むダストを分取してもよく、カルシウム澱物ＣＡと最終排水処理工程１５からの鉄澱物Ｉとが合流した後、調合原料ＲＭとしてロータリキルン２に戻される手前で調合原料ＲＭを分取して有価金属を含むダストを得ることもでき、その他製造工程のいずれの場所からも分取することができる。

【0045】

また、上記実施の形態においては、本発明に係る廃棄物中の有価金属回収方法をエコセメントプラントに適用した場合を例示したが、廃棄物を原料や燃料として使用するセメント焼成炉から排出された燃焼ガスの全量を冷却する冷却塔と、この冷却塔からの排ガスを処理する排ガス処理装置と、排ガス処理装置で回収されたダストをセメント焼成炉に戻す経路とを有するセメント製造工程であれば、廃棄物由来の有価金属を製造工程内で循環濃縮させ、低コストで効率よく回収することができる。

【符号の説明】

【0046】

１ 排ガス処理装置
２ ロータリキルン
３ 冷却塔
４ サイクロン
５ 第１バグフィルタ
６ 第２バグフィルタ
８ 脱硫塔
９ 脱硝塔
１０ 煙突
１１ 再生塔
１２ 排ガス洗浄工程
１３ 水銀回収工程
１４ ＨＭＸ処理工程
１５ 最終排水処理工程
１６ 分取装置
ＡＣ 活性コークス
ＣＡ カルシウム澱物
Ｄ１〜Ｄ３ ダスト
Ｇ１〜Ｇ７ 排ガス
ＧＴ 酸性ガス処理剤
Ｉ 鉄澱物
ＭＥ 有価金属を含むダスト
ＮＩ 非鉄金属精錬原料
Ｓ 汚泥
Ｗ１〜Ｗ４ 廃液
ＲＭ 調合原料

【図1】

【図2】