JP6772036B2

JP6772036B2 - 処理方法

Info

Publication number: JP6772036B2
Application number: JP2016220003A
Authority: JP
Inventors: 勝志青木; 英俊笹岡
Original assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Current assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Priority date: 2016-11-10
Filing date: 2016-11-10
Publication date: 2020-10-21
Anticipated expiration: 2036-11-10
Also published as: JP2018075541A

Description

本発明は、処理方法に関する。

一般家庭ごみの焼却灰に対して、乾燥、磁力選別、篩分け、粉砕、渦電流選別等の処理を行い、処理後の焼却灰中から取り出されたセメント原料を、コンクリート製品、住宅用外製材、生コンクリートなどに利用する技術が知られている。

また、処理後の焼却灰からセメント原料や鉄成分などを除き、ローラーミルで粉砕、分級して得られた残渣には、銅、亜鉛、金、銀、パラジウム、白金などの有価金属が含まれているため、これらを回収する技術も知られている(例えば、特許文献１等参照)。

特開２０１６−８９１９６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、残渣を適切に処理できているとはいえず、残渣から有価金属を適切に回収できないおそれがある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、一般家庭ごみの焼却灰からセメント原料を除いた残渣を適切に処理し、さらに、残渣から有価金属を効率よく回収することが可能な処理方法を提供することを目的とする。

発明者らは、一般家庭ごみの焼却灰からセメント原料を除いた残渣を、２種類以上の篩を用いて篩選別することで、適切にアルミニウムと有価金属を篩別処理できることを見出した。さらに、特定のサイズ以下に選別することで有価金属を効率よく濃縮することができ、有価金属が回収できることを見出した。

すなわち、本発明の処理方法は、一般家庭ごみの焼却灰からセメント原料を除いた残渣を、篩目の直径が１４〜１８ｍｍの第１の篩を用いて篩分けする第１篩分け工程と、前記第１篩分け工程において得られた篩下の残渣を、篩目の直径が８〜１２ｍｍの第２の篩を用いて篩分けする第２篩分け工程と、前記第２篩分け工程において得られた篩上の残渣を第１の溶融炉に投入して溶融する第１溶融工程と、前記第２篩分け工程において得られた篩下の残渣を、篩目の直径が３〜５ｍｍの第３の篩を用いて篩分けする第３篩分け工程と、前記第３の篩の篩上の残渣と篩下の残渣とに対して、異なる条件下で比重選別と形状選別を行い、アルミニウムを取り除く処理工程と、前記第３の篩の篩上の残渣からアルミニウムを取り除いた残渣と、前記第３の篩の篩下の残渣からアルミニウムを取り除いた残渣と、を第２の溶融炉に投入して溶融する第２溶融工程と、を含んでいる。

本発明の処理方法は、一般家庭ごみの焼却灰からセメント原料を除いた残渣を適切に処理し、さらには、該残渣から有価金属を効率よく回収することができるという効果を奏する。

一実施形態に係る処理方法を示す工程図である。粒径ごとの残渣の組成（化学分析値）を示す表である。なお、図２において、貴金属類とは、金、銀、白金、パラジウム等を意味する。

以下、一実施形態について、図１、図２に基づいて、詳細に説明する。図１は、一実施形態に係る処理方法を示す工程図である。

本実施形態では、一般家庭ごみの焼却灰に対して、乾燥、磁力選別、篩分け、粉砕、渦電流選別等の処理を行い、焼却灰中の鉄成分やアルミニウム成分、セメント原料となる成分の大部分を除き、ローラーミルで粉砕、分級して得られた残渣をスタート原料とする。この処理により、この原料（残渣）には、銅、金、銀、パラジウム、白金などの有価金属が含まれている。

残渣は、図１に示すように、まず、３種類の篩を用いて篩別する。ここで、３種類の篩には、篩目の直径が１４〜１８ｍｍ（本実施形態では１６ｍｍ）の篩と、篩目の直径が８〜１２ｍｍ（本実施形態では１０ｍｍ）の篩と、篩目の直径が３〜５ｍｍ（本実施形態では３ｍｍ）の篩と、が含まれる。これら３種類の篩を用いて残渣を篩別することで、図１に示すように、篩目１６ｍｍで篩別した篩上；粒径１６ｍｍ以上、篩目１６ｍｍで篩別した篩下を篩目１０ｍｍで篩別した篩上；粒径１０〜１６ｍｍ程度、篩目１０ｍｍで篩別した篩下を篩目３ｍｍで篩別した篩上；粒径３〜１０ｍｍ程度、篩目３ｍｍで篩別した篩下；粒径０〜３ｍｍ程度の４種類に分けることができる。なお、本発明において、粒径の記載に「程度」という表記を付しているのは、それぞれの篩目サイズで篩別した場合の篩上、篩下に存在する残渣の粒径サイズを意味する。さらに、「粒径０〜３ｍｍ程度」との表記に関して、実際には、０ｍｍサイズの残渣は存在することはないが、０ｍｍより大きく３ｍｍ程度までのサイズの篩下の残渣の粒径の範囲を、記載の便宜上、「粒径０〜３ｍｍ程度」と表記するものとする。

なお、篩目の直径が１６ｍｍの篩を用いるのは、１６ｍｍ以上の残渣であれば、ステンレス鋼（例えば、線屑、スプーン等）等の分離性を向上できるためである。また、篩目の直径が１０ｍｍの篩を用いるのは、直径１０ｍｍ程度よりも小さい残渣には、有価金属が多く含まれるため、アルミニウム（Ａｌ）を除去した後、銅の製錬工程等に投入することで、有価金属を濃縮して回収することができるからである。また、後述する比重選別と形状選別（エアーテーブル）における処理可能粒径の上限が１０ｍｍ程度であることも篩目の直径が１０ｍｍの篩を用いる理由の１つである。さらに、篩目の直径が３ｍｍの篩を用いるのは、エアーテーブルの処理条件として、３〜１０ｍｍと０〜３ｍｍに分けて、異なる処理条件で処理することが好ましい等の理由からである。ここで、図２には、粒径ごとの、残渣の組成（化学分析値）が示されている。図２に示すように、０〜１０ｍｍ程度の残渣には、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）等の有価金属が多く含まれていることがわかる。なお、アルミニウムについては、粒径にかかわらず、残渣中に所定量（１７〜２１％）含まれていることが分かる。

次に、篩別された残渣の処理方法について説明する。

（粒径が１６ｍｍ以上の残渣の処理について）
粒径が１６ｍｍ以上の残渣（篩目の直径が１６ｍｍの篩を用いた篩分けにおいて得られた篩上）については、図１に示すように、ピッキング処理を実行する。この場合、例えば、手選別により、外観形状が特定形状の物体、例えば線屑や、板状、塊状、円板状の形状を有する焼却灰の残渣を選別し、除外する。塊状の焼却灰には、スプーンなど、焼却処理前の原形を留める形状の物も含まれる。なお、ピッキング処理としては、手選別に限らず、色彩選別を行うこととしてもよい。色彩選別は、残渣をカメラで撮影し、色や形状などを基準にピッキング対象物を自動的に特定し、特定したピッキング対象物をヘラや空気圧を高めた圧力波等により選別する方法である。なお、残渣から選別されたステンレス鋼等は、鉄屑として外販される。一方、ステンレス鋼等が取り除かれた残渣（アルミニウム（Ａｌメタル）やその他の金属を含む）に対しては、粒径が１０〜１６ｍｍ程度の残渣と同様の処理が実行される。

（粒径が１０〜１６ｍｍ程度の残渣の処理について）
粒径が１０〜１６ｍｍ程度の残渣（篩目の直径が１０ｍｍの篩を用いた篩分けにおいて得られた篩上）については、溶融処理して、固められた物は、外販するか、必要に応じてリサイクル処理を行う。溶融に用いる炉は、特定しないが、該残渣を溶融して、メタルとスラグを形成させ、分離処理できる溶融炉が望ましい。具体的には、直接、粗銅（ブラックカッパー等）を製錬する、例えば、傾転式反射炉、炉床付きシャフト炉、長円形炉、ドラム炉、上部吹き込み式転炉等の溶融炉があげられる。この場合、残渣に含まれているアルミニウムはスラグ化処理により系外に除去することができる。

なお、残渣中のアルミニウム含有量（処理量）が多い場合には、アルミニウム含有スラグの処理量が多くなり、溶融炉の操業の負荷が大きくなる。この場合、粒径が１０〜１６ｍｍ程度の残渣の前処理として、アルミニウムとその他の粉砕物とを選別する処理を行うこととしてもよい。例えば、前処理としては、比重選別、形状選別、渦電流選別、ソーター選別（光学、電磁誘導、透過Ｘ線、蛍光Ｘ線等）、乾式溶解、湿式溶解、外観による手選別などの公知の処理を採用することができる。

（粒径が３〜１０ｍｍ程度の残渣の処理について）
篩目の直径が１０ｍｍである篩を用いて篩分した篩下の残渣（粒径が０〜１０ｍｍ程度）には、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）等の多くの有価金属が含まれている。この粒径０〜１０ｍｍ程度の残渣を、有価金属が回収できる工程で処理することで、有価金属を効率よく回収できることが本発明の特徴である。例えば、粒径が３〜１０ｍｍ程度の残渣（篩目の直径が３ｍｍの篩を用いた篩分けにおいて得られた篩上）については、有価金属を回収できる工程へ移行される。有価金属を回収できる工程では、溶融炉を用いる乾式処理を含む処理工程により有価金属を回収してもよいし、酸あるいはアルカリ溶液で重比物を直接溶解し、中和沈殿処理や吸着剤処理等による湿式処理により有価金属を回収してもよい。

なお、乾式処理において用いる溶融炉の種類は問わないが、溶融したメタル分を鋳造できればよい。たとえば、銅製錬工程に用いられる自溶炉、転炉や、電気炉、その他、上述した粒径１０〜１６ｍｍ程度の残渣の処理に用いることができる炉（傾転式反射炉、炉床付きシャフト炉、長円形炉、ドラム炉、上部吹き込み式転炉等）を別途用いて、粒径０〜１０ｍｍ程度の残渣を溶融し、鋳造してもよい。鋳造されたインゴットは、公知の方法、たとえば電解精製や電解採取、電解殿物の湿式処理等の方法を経て有価金属を回収することができる。

有価金属が回収できる工程として乾式処理の典型的な例は、銅製錬である。銅製錬は、銅鉱石（銅精鉱）から製錬して銅を得ると、同時に鉱石に含まれる他の有価金属は銅電解で発生する電解殿物とし、それぞれの工程で回収される。したがって、銅製錬に用いられる自溶炉や転炉に粒径が０〜１０ｍｍ程度の残渣を投入すれば、残渣中の有価金属は鉱石中の有価金属と一緒に回収される。

また、粒径が０〜１０ｍｍ程度の残渣を篩目の直径が３ｍｍの篩を用いて篩別することも有効である。篩別する理由としては、後述するエアーテーブルの処理条件として、３〜１０ｍｍと０〜３ｍｍに分けて、異なる処理条件で処理することが好ましいためであることが挙げられる。

（粒径が０〜３ｍｍ程度の残渣の処理について）
篩目の直径が３ｍｍの篩を用いて、粒径が３〜１０ｍｍ程度の残渣（篩上）、粒径が０〜３ｍｍ程度の残渣（篩下）に分けた後、各々の残渣にアルミニウムを除去する工程を追加してもよい。アルミニウムを除去する工程としては、比重選別と形状選別を組み合わせて行うことが有効であり、具体的にはエアーテーブルを用いることが望ましい。

粒径が３〜１０ｍｍ程度の残渣及び粒径が０〜３ｍｍ程度の残渣は、エアーテーブルを用いて、軽比物としてのアルミニウムと、重比物としての銅、金、銀等と、いずれにも選別されない残渣と、に分けることができる。また、いずれにも選別されない残渣（未選別物）に対しては、上記の比重選別と形状選別を組み合わせた処理工程を繰り返して実行する。粒径が３〜１０ｍｍ程度の残渣及び粒径が０〜３ｍｍ程度の残渣からアルミニウムが除去された各々の重比物（銅、金、銀等）は、有価金属を回収する工程に送られる。有価金属を回収する工程としては、乾式処理でも湿式処理でもよいが、乾式処理の具体的な例としては、銅製錬の自溶炉や転炉に投入する。

なお、粒径が０〜３ｍｍ程度の残渣の比重選別と形状選別においては、粒径が３〜１０ｍｍ程度の残渣の比重選別と形状選別の場合よりも、エアーテーブルから吹き出すエアーの風速を小さくし、エアーテーブルの振動数を大きくし、エアーテーブルの傾斜角を小さくする。例えば、粒径が０〜３ｍｍ程度の残渣に対する比重選別と形状選別の際には、エアーの風速を２．２〜２．４ｍ／ｓ、振動数を５５４〜５８６ｒｐｍ、エアーテーブルのＸ軸方向（エアーテーブル上面内の振動方向）の水平面に対する傾斜角θを９〜１１°、Ｙ軸方向（エアーテーブル上面内でＸ軸方向に直交する方向）の水平面に対する傾斜角ψを６．５〜８．０°、より好ましくは７．０〜８．０°に設定するとよい。一方、粒径が３〜１０ｍｍ程度の残渣に対する比重選別と形状選別の際には、エアーの風速を２．７〜２．９ｍ／ｓ、振動数を５００〜５４０ｒｐｍ、Ｘ軸方向の水平面に対する傾斜角θを９〜１１°、Ｙ軸方向の水平面に対する傾斜角ψを８．５〜１０°、より好ましくは８．５〜９．５°に設定できる。

この場合にも、軽比物（アルミニウム）に対しては、粒径が１０〜１６ｍｍ程度の残渣と同様の処理を実行する。

以上、詳細に説明したように、本実施形態によると、一般家庭ごみの焼却灰からセメント原料を除いた残渣を、篩目の直径が１６ｍｍの篩を用いて篩分け、得られた篩下の残渣を、篩目の直径が１０ｍｍの篩を用いて篩分けし、篩分けられた残渣それぞれに異なる処理を施す。これにより、残渣に対して、粒径に応じた適切な処理を行うことが可能である。また、粒径に応じた適切な処理を行うことで、直径が１０ｍｍの篩の篩下の残渣から有価金属を効率的に回収することが可能となる。

また、本実施形態では、直径が１０ｍｍの篩の篩上の残渣を溶融して処理する。このように、溶融処理された塊状物は鉄やアルミニウムを含有しており、外販によってリサイクルされる。

また、本実施形態では、粒径が３〜１０ｍｍ程度と０〜３ｍｍ程度の残渣に対して、異なる条件下で比重選別と形状選別を行い、アルミニウムを取り除く処理を行う。これにより、粒径に応じた適切な条件下で比重選別と形状選別ができるので、残渣からアルミニウムを効率的に取り除くことが可能となる。

また、本実施形態では、篩目の直径が１６ｍｍの篩を用いて篩分けられた篩上の残渣から、外観形状が特定形状の物体を選別して除外することとしている。これにより、粒径１６ｍｍ以上の残渣の中から適切な方法で鉄屑等を除外することができる。

また、本実施形態では、篩目の直径が１６ｍｍの篩を用いて篩分けられた篩下の残渣を、篩目の直径が１０ｍｍの篩を用いて篩分けした後に、篩目の直径が３ｍｍの篩を用いて篩分けを行う。これにより、粒径が３〜１０ｍｍ程度と０〜３ｍｍ程度の残渣それぞれに対して異なる処理を行うことができる。したがって、適切な方法で、粒径が３〜１０ｍｍ程度の残渣と粒径が０〜３ｍｍ程度の残渣を処理することができる。

また、本実施形態では、比重選別と形状選別によりアルミニウムが取り除かれた残渣を溶融炉（銅製錬の自溶炉や転炉や、電気炉、傾転式反射炉等）に投入するので、溶融炉内で発生するアルミニウム含有スラグの処理量の増大を抑制でき、溶融炉の操業負荷の増大を防止できる。また、残渣中のアルミニウム含有量（処理量）が多いと、アルミニウムがスラグの粘度を高め、スラグの流動性悪化に繋がり、溶融炉におけるスラグの連続的なタップが困難になることから、好ましくないので、残渣中のアルミニウム選別除去が重要である。

上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。

Claims

一般家庭ごみの焼却灰からセメント原料を除いた残渣を、篩目の直径が１４〜１８ｍｍの第１の篩を用いて篩分けする第１篩分け工程と、
前記第１篩分け工程において得られた篩下の残渣を、篩目の直径が８〜１２ｍｍの第２の篩を用いて篩分けする第２篩分け工程と、
前記第２篩分け工程において得られた篩上の残渣を第１の溶融炉に投入して溶融する第１溶融工程と、
前記第２篩分け工程において得られた篩下の残渣を、篩目の直径が３〜５ｍｍの第３の篩を用いて篩分けする第３篩分け工程と、
前記第３の篩の篩上の残渣と篩下の残渣とに対して、異なる条件下で比重選別と形状選別を行い、アルミニウムを取り除く処理工程と、
前記第３の篩の篩上の残渣からアルミニウムを取り除いた残渣と、前記第３の篩の篩下の残渣からアルミニウムを取り除いた残渣と、を第２の溶融炉に投入して溶融する第２溶融工程と、
を含む処理方法。
前記第２の溶融炉が、溶融により残渣中の有価金属を回収できる炉であることを特徴とする請求項１に記載の処理方法。
前記第２の溶融炉が、電気炉、銅製錬の自溶炉及び転炉のいずれかの炉であることを特徴とする請求項２に記載の処理方法。
前記第２の溶融炉が、傾転式反射炉、炉床付きシャフト炉、長円形炉、ドラム炉、上部吹き込み式転炉のいずれかであることを特徴とする請求項２に記載の処理方法。
前記第１の溶融炉が、傾転式反射炉、炉床付きシャフト炉、長円形炉、ドラム炉、上部吹き込み式転炉のいずれかであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の処理方法。
一般家庭ごみの焼却灰からセメント原料を除いた残渣を、篩目の直径が１４〜１８ｍｍの第１の篩を用いて篩分けする第１篩分け工程と、
前記第１篩分け工程において得られた篩下の残渣を、篩目の直径が８〜１２ｍｍの第２の篩を用いて篩分けする第２篩分け工程と、
前記第２篩分け工程において得られた篩上の残渣を溶融炉に投入して溶融する溶融工程と、
前記第２篩分け工程において得られた篩下の残渣を、篩目の直径が３〜５ｍｍの第３の篩を用いて篩分けする第３篩分け工程と、
前記第３の篩の篩上の残渣と篩下の残渣とに対して、異なる条件下で比重選別と形状選別を行い、アルミニウムを取り除く処理工程と、
前記第３の篩の篩上の残渣からアルミニウムを取り除いた残渣と、前記第３の篩の篩下の残渣からアルミニウムを取り除いた残渣と、を酸溶液又はアルカリ溶液で溶解する溶解工程と、
を含む処理方法。
前記溶融炉が、傾転式反射炉、炉床付きシャフト炉、長円形炉、ドラム炉、上部吹き込み式転炉のいずれかであることを特徴とする請求項６に記載の処理方法。
前記第１篩分け工程及び前記第２篩分け工程で篩分けられた残渣それぞれからアルミニウムを取り除く工程を更に含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の処理方法
前記第１篩分け工程で篩分けられた篩上の残渣から、外観形状が特定形状の物体を選別して除外する工程を更に含む、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の処理方法。
前記特定形状の物体は、線状、板状、塊状、円板状の残渣の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項９に記載の処理方法。
前記一般家庭ごみの焼却灰からセメント原料を除いた残渣は、金、銀、パラジウム、白金、銅、アルミニウム、鉄の少なくとも１つの元素を含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の処理方法。