(57)【要約】【課題】産業廃棄物として処分されているマグネシウム合金切削屑を安全かつ安価に酸化し、効率のよい環境触媒として再利用可能な技術を提供すること。【解決手段】  粉状ないし小塊状のマグネシウム合金と粉状ないし小塊状のフェライトとを、フェライトの割合が２０〜５０ｗｔ％となるように混合し、７００℃〜８００℃で焼成する。本発明では、マグネシウムの酸素供給源としてフェライトを用い、マグネシウムの急峻な反応が抑制され、焼成物は、室温程度の低温域では吸着剤として、４００℃以上では分解剤として利用できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉状ないし小塊状のマグネシウム合金と粉状ないし小塊状のフェライトとを、フェライトの割合が２０〜５０ｗｔ％となるように混合し、７００℃〜８００℃で焼成したことを特徴とする吸着分解剤。
【請求項２】
前記マグネシウム合金は、マグネシウムの含有量が８８ｗｔ％以上であることを特徴とする請求項１に記載の吸着分解剤。
【請求項３】
前記フェライトがソフトフェライトであることを特徴とする請求項１または２に記載の吸着分解剤。
【請求項４】
前記フェライト中の鉄の含有量が、Ｆｅ２Ｏ３として６５ｗｔ％以上であることを特徴とする請求項１、２または３に記載の吸着分解剤。
【請求項５】
前記粉状ないし小塊状のマグネシウム合金または前記粉状ないし小塊状のフェライトが切削屑その他の加工副産物であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の吸着分解剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着分解剤に関し、特に、マグネシウム切削屑を安定に酸化させて環境触媒に転換する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
マグネシウムは海水中など地球上に約２．５％も存在する豊富な資源であり、溶融、精練によってリサイクルも可能である。また、アルミニウムよりも軽く、高強度で、加工性に優れるという点から、近年最も注目され生産量も伸びている非鉄金属材料である。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−４３９５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術では以下の問題点があった。
マグネシウム合金を用いた製品は切削加工において切削屑が発生する。一方、マグネシウム自体は酸素と激しく反応する特性があるため、消防法などにより比表面積の大きな切削屑をそのまま廃棄することができない。従って、加工工場などでは、切削屑に塩化第二鉄などを添加し不燃化等の化学的処理をして安定な酸化マグネシウムの形態で産業廃棄物として廃棄している。
【０００５】
また、マグネシウム切削屑をリサイクルする方法として、熱間押出し成形法が挙げられるが、熱処理装置や押出し機等の高額な設備投資が不可欠であるという問題点があった。
【０００６】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、産業廃棄物として処分されているマグネシウム合金切削屑を安全かつ安価に酸化し、効率のよい環境触媒として再利用可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の吸着分解剤は、粉状ないし小塊状のマグネシウム合金と粉状ないし小塊状のフェライトとを、フェライトの割合が２０〜５０ｗｔ％となるように混合し、７００℃〜８００℃で焼成したことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の吸着分解剤は、請求項１に記載の吸着分解剤において、前記マグネシウム合金は、マグネシウムの含有量が８８ｗｔ％以上であることを特徴とする。なお、マグネシウム合金としては、Ｍｇ−Ａｌ系、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系、Ｍｇ−Ｚｎ系、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系、Ｍｇ−希土類元素系が知られているが、このいずれをも採用できる。例えば、ＡＳＴＭ規格でいう、ＡＺ９２（標準組成Ａｌ９．０ｗｔ％，Ｚｎ２．０ｗｔ％，Ｍｎ０．１０ｗｔ％、残部実質的にＭｇ）、ＡＺ７１、ＡＺ３１などを採用することができる。
【０００９】
また、請求項３に記載の吸着分解剤は、請求項１または２に記載の吸着分解剤において、前記フェライトがソフトフェライトであることを特徴とする。なお、一般的にソフトフェライトは、ＭＯ・Ｆｅ２Ｏ３（ＭはＭｎ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｚｎなどの２価の金属）と表すことができ、Ｍｎ系フェライトやＮｉ系フェライトを採用できる。例えば、Ｍｎ系フェライトのうち、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト（Ｆｅ２Ｏ３：６５〜７０ｗｔ％、ＭｎＯ：２５〜３０ｗｔ％、ＺｎＯ：５〜１８ｗｔ％）や、Ｍｇ−Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト（Ｆｅ２Ｏ３：６５〜７２ｗｔ％、ＭｇＯ：９〜１２ｗｔ％、ＺｎＯ：１４〜１６ｗｔ％、ＭｎＯ：２〜７ｗｔ％）などを採用することができる。
【００１０】
また、請求項４に記載の吸着分解剤は、請求項１、２または３に記載の吸着分解剤において、前記フェライト中の鉄の含有量が、Ｆｅ２Ｏ３として６５ｗｔ％以上であることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に記載の吸着分解剤は、請求項１〜４のいずれか一つに記載の吸着分解剤において、前記粉状ないし小塊状のマグネシウム合金または前記粉状ないし小塊状のフェライトが切削屑その他の加工副産物であることを特徴とする。なお、加工副産物とは、加工後の用途がなく捨てられてしまう廃材（加工後廃材）をいう。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、マグネシウムの酸素供給源としてフェライトを用い、マグネシウムの急峻な反応が抑制され、焼成された生成物は、室温程度の低温域では吸着剤として、４００℃以上では吸着したもの若しくは雰囲気物質を分解する分解剤として使用できる。また、切削屑のような従来では取り扱いが難しかった廃材を原料として用いることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、フェライト（Ｎｉ系フェライト  ＦｅＯ・Ｆｅ２Ｏ３（Ｆｅ３Ｏ４）：８０ｗｔ％、ＮｉＯ：１３ｗｔ％：ＭｇＯ：７ｗｔ％）を、マグネシウム合金（ＡＺ３１）との混合物の全量中１０ｗｔ％から５０ｗｔ％まで１０ｗｔ％ずつ変化させて酸化温度を測定した。加熱温度は１０００℃までとした。なお、フェライトもマグネシウム合金も、切削屑等の廃材を用いた。
【００１４】
フェライト含有量が１０ｗｔ％のものは５３０℃付近にマグネシウム合金の酸化と思われる鋭い発熱ピークがあり、急激な重量の増加が認められた。このピークはフェライト含有量の増加とともに高温側にシフトした。
【００１５】
粉末Ｘ線回折によって焼成物の組成の同定を行ったところ、フェライト含有量が１０ｗｔ％であった焼成物は、フェライトに起因する吸収は観測されず、酸化マグネシウムの回折パターンと一致した。フェライトの含有量が増加するとともに酸化マグネシウムのほか、四三酸化鉄（Ｆｅ３Ｏ４）の吸収が確認された。従って、１０ｗｔ％のフェライト含有量では、フェライト中の酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）はマグネシウムによって還元され、含有量が増えるにつれて還元されなかったフェライト中の酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）が酸化されることが確認できた。
【００１６】
次に、焼成温度を６００から８００℃まで変化させて、適正な焼成温度を検討した。これは、後述するようにフェライト中のＦｅ２Ｏ３は８００℃以上で四三酸化鉄に変化し、触媒活性が低減してしまうため検討したものである。６００℃で焼成した混合物は、フェライトの含有量にかかわらず変化がなかった。フェライト含有量を３０ｗｔ％まで増加させたものは、７００℃程度より低い温度では焼成物の周囲に酸化マグネシウムの白色粉末が多量に付着することが確認され、酸化が不十分であることが確認できた。この白色粉末は７００℃程度より高い温度で少なくなることが確認できた。また、焼成時間を長くすることにより観測されなくなった。
【００１７】
一方、フェライト含有量を５０ｗｔ％まで増加させたものでは、焼成物および燃焼ボードが破壊してしまい、酸化熱が非常に大きく急激な反応を招くことが判明した。また、粉末Ｘ線回折をおこなったところ、フェライト含有量が５０ｗｔ％のものは３０ｗｔ％含有量のものと比較して吸収ピークが小さかった。
【００１８】
以上のことから、フェライト粉末の含有量は、２０ｗｔ％〜４０ｗｔ％が好ましく、焼成温度は７００℃以上８００℃未満が好ましいことが確認できた。
【００１９】
酸化マグネシウムは臭気物質その他の有機化合物に対して、室温程度の低温域では吸着性能を有し、５００℃程度以上の高温域では分解性能（触媒性能）を有することが知られている。そこで、焼成物の特性を測定することとした。測定には、フェライトが３０ｗｔ％の８００℃焼成物を用いた。臭気物質としてはアセトアルデヒドを用いた。電気炉内は２５℃から１００、２００、３００、４００、５００℃に順次段階的に昇温し、各温度では３０分間定温とし、次の温度域へは１５分で昇温した。各温度域で昇温完了直後と次の温度へ昇温を開始する昇温開始直前２回測定をおこなった。
【００２０】
図１は、測定結果を示した図である。比較のため、未焼成フェライトと、酸化マグネシウム粉を併せて示している。図から明らかなように、焼成物は、低温域では未焼成フェライトには見られない吸着性能を酸化マグネシウム粉と同様に発揮し、高温域でも酸化マグネシウム粉と同様な触媒性能を示していることが分かる。特に、本発明の焼成物の触媒特性発芽温度が４００℃であり、酸化マグネシウム粉の触媒特性発芽温度の５００℃より定温側となっているため触媒特性が向上しているといえる。図２は、一定温度で測定を開始し触媒特性発芽温度を測定しなおした図である。図示したように、４００℃以上で顕著に触媒活性が高まっていることが確認できる。なお、両図とも、ブランク試験の結果を差し引いてある。また、高温域ではアセトアルデヒドが酸化した酢酸が形成されなかったことも確認した。
【００２１】
以上の結果から、本発明によれば、二つの産業廃棄物を有効利用し、両者の長所を生かして触媒特性も向上した焼成物を得ることができた。なお、マグネシウム合金切削屑には切削油が付着しているが、そのまま廃フェライト粉と混練して焼成すれば油が燃えてなくなるため、極めて単純な操作のみで触媒が得られる。
【００２２】
なお、この例ではＮｉ系フェライトを用いたが、Ｍｎ系フェライト（Ｆｅ２Ｏ３：６９．５ｗｔ％、ＭｎＯ：３０ｗｔ％、ＣａＯ：０．５ｗｔ％）でも同様の結果となることを確認した。同様に、マグネシウム合金としてＡＺ９２やＡＺ７１を用いても同様の結果を得られた。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明の焼成物を排煙脱硫剤として用いることができる。Ｍｇを利用した脱硫法には湿式法と乾式法があるが、本発明品は、コストが安く腐食性のない乾式法に適用できる。すなわち、水を用いてスラリー化すると同時に排煙を注入して処理できる。また、本発明品は触媒効果発芽温度が低いため自動車のマフラーにも直接設置が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の焼成物の各温度における吸着特性、および、触媒性能を示した図である。
【図２】一定温度で測定を開始し触媒特性発芽温度を測定しなおした図である。
【図１】
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【図２】
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