(57)【要約】      （修正有）【課題】廃ナトリウム硫黄電池を安全で経済的な方法にて処理しナトリウムと硫黄の回収を行う装置を提供する。【解決手段】廃ナトリウム硫黄電池を別途解体して得た単電池を二重扉を経て不活性ガスが充満している格納容器内に設置された装置２で破砕後、ジェットスクラバー７で気流と分離再加熱により水分とプラスチツクの再生油を分離し精製した硫黄を得る。硫黄等が気化し分離されたナトリウムは液状で、ナトリウム分離槽にて金属類と分離され、金属類は冷却槽にて石油類により冷却し、冷却後はシール液として排出される。格納容器は、ナトリウム関連装置とそれ以外の装置とは隔壁で仕切られ、万一液が装置から流出した場合に備え格納容器の壁の内側に溝を設けて収容し、その壁の上部に冷却材等の砂等を置き液の流出を感知したら溝に落として冷却及び拡散を防止、砂落下時の液の飛散による影響が装置に悪影響が無いような高さに砂などの棚を置くようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃ナトリウム硫黄電池を別途解体し、単電池を取り出し二重ダンパーを通過させて不活性ガスで満たされた破砕機に投入、破砕後、熱分解炉に移送５００℃以上に加熱すると多硫化ナトリウムは硫黄とナトリウムに熱分解され、硫黄はガス化し、プラスチツク製プラグも熱分解されガス化する。そのガス成分はガス化されない金属類等の破砕片及びナトリウム液と分離されてジェットスクラバーに送られ凝縮された硫黄などはコンベアーにより水中から掬い上げられてから再加熱され水分と再生油は蒸発分離される。ナトリウム液は金属類等と共に炉床上に設けられたスクリューにより移動され次のナトリウム分離槽に落とされ、液面を超えるナトリウムはポンプ又はオーバーフロー管により排出される。金属類等は底部に設けられているコンベアーによりナトリウム液層から掬い上げられ下部に設置された冷却槽に落とされる。冷却槽にはシール液及び冷却液としての石油類がありナトリウム分離槽と同様に底部にコンベアーがあるので金属類は石油層から運びだされて別途金属類分離装置にて運ばれて分別される。以上のプロセスによれば外気が装置内に進入されることなく、硫黄の燃焼及びナトリウムの酸化などはないので、安全に硫黄とナトリウム及び金属類などを自動的に分別回収ができる図１に示す様なプロセス。
【請求項２】
本プラントは、ナトリウム等を内蔵する装置とそれ以外の装置「主に硫黄を内蔵する装置」を別個に耐震性、耐火性を備え且つ水分の侵入を防ぐことができるような防護壁で仕切られた範囲内に配置し万一装置に不具合が生じても内容物が防護壁の外側に流失し安全を脅かすことが無いように構成し遠隔で内部の運転管理ができる図６に示す様な施設で、装置周囲の防護壁との間には装置から漏れた内容物と冷却材を収容できる容量のある溝を設け、漏れた内容物が溝に流れ込むよう装置基礎上面の傾斜をつけた施設。
【請求項３】
前項に示される防護壁の内側の上方には冷却材として砂を常時備え装置からの内容物が漏れた時、自動的に直ちに落下せしめるようにした図６に示す様な設備。
【請求項４】
前項に示した冷却材としての砂に変えて耐熱性、耐ナトリウム性を有しナトリウムに浮く粒状或いは粉状の物質を常時溝の上方に常備し、ナトリウムが漏れた時、自動的に溝のナトリウム上に落ちナトリウムを覆い安全を確保する装置。
【請求項５】
防護壁に天井を設け、その室内「仮称格納容器」を蜜閉し不活性ガスを大気圧よりやや高い圧力で充満させることにより室内に設けた装置内が万一大きな負圧になっても通常のプラントのように空気を吸い込みが無いので瀑燃等の危険が無いように安全を確保している装置。
【請求項６】
破砕された単電池を受け入れ熱分解する熱分解炉水平に設けられたスクリュー軸の付近で上下に二分割され保守点検が容易なボルト接合とし上部は断熱材が内側に取り付けられた単純なＵ断面の構造であり、下部は電気ヒーターを取り付けた船形炉床とその下面及び側面に断熱材を組み込んだ構造としている。船形炉床は出口側を固定とし熱膨張を入口側に逃がすような接続方法で断熱材外側の構造材に取り付けられていて、必要な伝熱面積と破砕された単電池の滞留時間が確保できる容積を持つ大きさを備えている。尚熱分解された硫黄ガス及びプラスチック製プラグの分解ガスは熱分解部の出口側上部のノズルより吐出され、ナトリウムと容器等の破砕片は熱分解部の出口側下部のノズルより排出される。そのノズルには熱膨張に対処するための伸縮接手を保守点検が容易なようにネジ取り付けられている図２に示す様な熱分解炉の構造。
【請求項７】
熱分解炉からのナトリウム液と容器の破砕片等を受け入れる垂直の胴と９０°以内の角度で出口側を上向きに結ばれているコンベアーを内蔵する胴からなるナトリウム分離槽の構造で、ナトリウム液は胴とコンベアーの気層が繋がらないように満たされ、ナトリウム液面を保つために液をポンプで抜き出す場合には液面調節計により調節するか、図１に示すようなオーバーフロー配管を設ける。さらにナトリウム液の金属片への付着量を極小とするため流動性を確保する必要があるので、コンベアーの下面に電気加熱用トレースを取付けた図３に示す様なナトリウム分離槽の構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】廃ナトリウム硫黄電池からの資源回収に関する。
【背景技術】
【０００２】廃棄物処理業者によって焼却処理される場合、硫黄及びナトリウム成分による運転上のトラブルを避けるため、焼却炉能力の極一部を利用するに留められていた。
廃電池の容器を再利用する方法もあるが内容物を安全にリサイクル方法が少ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】以下の特許文献がある。
（１）特表平８−５００４６５ナトリウム−硫黄蓄電池の処理方法
「単電池を水中で破砕後、化学的に処理する方法」
（２）特開平９−２１３３７９ナトリウム−硫黄電池の開口装置およびそれを用いた          Ｎａ回収方法  「Ｎａを回収するため単電池に孔を不活性ガス雰囲気下で開け          る」
（３）特開平９−３８０７４４ナトリウム−硫黄電池からのＮａの回収方法
「孔の開いた単電池からＮａを自動的に流出させる装置」
（４）特開平１０−１７２６０３ナトリウム−硫黄電池「電池の製造方法」
（５）特開平１１−１８５８０２ナトリウム硫黄電池再生方法およびその方法
「単電池から多硫化ナトリウムを取り出し電気分解によりナトリウムと硫黄を          回収する方法」
（６）特開２０００−２６０４９１ナトリウム硫黄電池のリサイクル方法
「単電池の内容物を自動的に入れ替えるリサイクル法」
（７）特開２００１−２４３９９４ナトリウム硫黄電池のリサイクル方法
「単電池の内容物を自動的に入れ替えるリサイクル法」
（８）特開２００２−７５４３８ナトリウム−硫黄電池のリサイクルシステム
「単電池の内容物を自動的に入れ替えるリサイクル法」
（９）特開２００６−７３２１６ＮＡＳ電池の解体方法
「単電池を自動的に解体し逐次分別回収する方法」
【非特許文献】
【０００４】ＮＡＳ電池の課題と対策「東京消防庁品川消防署予防課」片寄雅也氏著によればＮＡＳ電池は単電池を約４００本集合したモジュール電池が実用に供されていて、単電池は直径９０．５ｍｍで高さ５１３ｍｍの円柱状の容器にナトリウム７８０ｇと硫黄１５６０ｇがファインセラミツクス状のβアルミナの電解層に仕切られて格納されており合計約５Ｋｇである、作用は３００℃付近で化学反応を起こし多硫化ナトリウムとなる際電流を発生する。また充電すると多流化ナトリウムが元のナトリウムと硫黄に戻るといわれている。【０００５】廃ＮＡＳ電池はナトリウムと硫黄が格納されている充電状態の単電池もあるが、大部分は放電済みの多硫化ナトリウムが格納されている単電池である。【０００６】化学工業日報社発行「１６７１６の化学商品」等によれば電池の構成物質の情報は以下の通り。
１．ナトリウム
（１）融点＝９８℃、引火点＝１１５℃、発火点＝２８０〜２９０℃、沸点＝８８０℃、比重＝０．９７Ｋｇ／Ｌ
（２）水と反応すると爆発的に燃焼する。
（３）水分を含んだ空気と接触すると温度上昇し発火する。
（４）延焼により、刺激性の酸化ナトリウムの白煙が出る。
（５）空気中の酸素により容易に酸化ナトリウムになる。「燃焼」
（６）石油には作用せず。大部分の元素と反応するがＢ，Ｎ，Ｓｉ，Ｆｅには抵抗性がある。
（７）価格はＫｇ当１０００円〜１０５０円である「２０１５年１０月」
２．硫黄
（１）融点＝１２２℃，引火点＝２０２℃、発火点＝２３２℃、沸点＝４４４．７℃、比重＝２．０７ｇ／Ｌ
（２）可燃性で、燃えると有害な亜硫酸ガスを発生する。
（３）溶融硫黄の輸送温度は通常１４０〜１６０℃である。
（４）爆発限界「下限」は２．０％、微粉硫黄の爆発下限は３５ｇ／Ｎｍ３と言われ蜜        閉室内に微粉硫黄が充満すると粉塵爆発を起こす危険がある。
（５）水に不溶。エタノールに難溶。
（６）粉末硫黄の価格はＫｇ当８０円〜９０円「２０１５年１０月」
３．多硫化ナトリウム
（１）大気中で酸化し発熱、発火の危険がある。
（２）融点＝２５２℃〜２７５℃
（３）潮解性があり、水に溶けるとき発熱する。
（４）酸類と接触すると有害性、可燃性の硫化水素を発生する。
（５）皮膚に接触すると腐食される。
（６）熱分解温度は５００℃付近
４．金属類の融点
（１）鉄＝１２００℃以上（２）ステンレス＝１４００℃以上（３）アルミ＝６６０．２℃
５．カーボンフェルト
（１）カーボンは窒素ガス下では耐熱性大
６．プラスチック製プラグ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】廃ＮＡＳ電池を廃棄物として扱い廃棄物焼却炉にて焼却処理しようとすると排熱回収に寄与するボイラー伝熱面にダストが付着しやすく、バグフィルターに付着したダストも払い落し難いという課題がある上ナトリウム特有の危険性に対する安全策をとるためには、焼却能力の極一部の利用にとどめざるを得ないので、処理費用の増大を招く恐れがあつた。
尚特許文献にみられるリサイクル法は容器を再利用し、内容物を入れ替える方法
あるいは廃電池の多硫化ナトリウムの回収に特化した方法。ナトリウムと硫黄の回収には電気分解方式である等があるが、破棄された内容物の処理方法などの経済性が低く、十分な安全対策が講じておらず安全性に欠ける恐れがあつた。
【問題を解決するための手段】
【０００８】従来の特許では単電池単体を開封して内容物を取り出す方式が多く、大規模の場合装置が複雑になり万一故障があれば暴露されたナトリウムによる危険性への安全対策が十分に確保できない恐れがあつたが、本発明によれば、不活性ガスが密閉された室内に配置された自動化装置にて連続的に単電池「容器を再利用した場合の内容物も」を破砕し熱分解して硫黄を分離し次に重力差によりナトリウムを分別するので、工程が極めて単純であり、ナトリウムと硫黄の回収が容易にできる。さらに自動化された装置は格納容器内に蜜閉されているので、ナトリウムの外部への流出もなく、硫黄の燃焼事故も防げる安全な施設である。尚金属類の分別には従来の既設分別装置の利用も可能であるので経済的である。
【発明の効果】
【０００９】廃棄されたナトリウム硫黄電池を図１に示す様な一貫したプロセスにより安全にリサイクルでき、リサイクル業者によれば既存設備も活用でき経済的である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ナトリウム硫黄電池リサイクルプラントの系統図  ▲１▼投入ホツパー「二重扉装備」  ▲２▼破砕機  ▲３▼投入コンベアー  ▲４▼熱分解炉  ▲５▼ナトリウム分離槽  ▲６▼冷却槽  ▲７▼ジェットスクラバー  ▲８▼汽水分離槽  ▲９▼コンベアー  ▲１０▼ドライヤー  ▲１１▼硫黄精製器  ▲１２▼排風機  ▲１３▼Ｎｏ１オイルベーパー凝縮器  ▲１４▼Ｎｏ２オイルベーパー凝縮器  ▲１５▼窒素発生器  ▲１６▼オイルタンク  ▲１７▼冷水塔  ▲１８▼ナトリウム容器気層連絡管「格納容器内であればＯＰＥＮ」
【図２】熱分解炉  ▲１▼電熱炉床  ▲２▼スクリュウ軸  ▲３▼ネジ加工  ▲４▼伸縮接手付きフランジ
【図３】ナトリウム分離槽  ▲１▼スクリュウ軸  ▲２▼電気トレース  ▲３▼外部保温  ▲４▼オーバーフロー管  ▲５▼ナトリウム容器気層連絡管
【図４】冷却槽  ▲１▼スクリュウ軸  ▲２▼オーバーフロー管
【図５】硫黄回収装置  ▲１▼ジェットスクラバー  ▲２▼汽水分離槽  ▲３▼コンベアー
【図６】防護壁  ▲１▼防護壁  ▲２▼溝  ▲３▼砂
【発明を実施するための形態】
【００１１】本発明によれば図１に示す様なプロセスで単電池を取り入れ自動的に連続してナトリウム、硫黄、金属類等に分別されて回収できる。以下にその概要を示す。
１．起動準備
（１）装置内にシール用石油類を入れる。
（２）装置内及び装置が格納された室内に不活性ガスを導入する。
（３）ナトリウム分離槽内にナトリウムを必要量入れて適温に加熱する。
（４）充電状態の電池は放電させる。
（５）パケージ電池を単電池に解体する。
（６）投入ホツパーに単電池を投入し投入扉を閉止する。
「投入扉は追加投入時開閉される」
２．起動すると単電池は不活性ガス中で安全に破砕され、投入コンベアーにより図２に示す熱分解炉に運ばれる。
３．熱分解炉では電熱ヒーターにより５００℃以上に加熱されるので、多硫化ナトリウムは硫黄とナトリウムに熱分解され、硫黄分はガス化されてプラスチック類の熱分解ガス及び窒素と混合してジェットスクラバーに送られ、冷却と集塵作用により硫黄は粉末となり、汽水分離槽内の水面に浮かぶので、コンベアーで掬い上げられドライヤーにて脱水の上、硫黄精製器にて油脂分を蒸発分離されて製品として排出される。プラスチツク類の熱分解ガスは大部分再生油となり、硫黄精製器にて蒸発硫黄と分離されてコンデンサーに送られ冷却後オイルタンクに送られる。再生油とならない分解ガスは窒素と共に排風機により排ガス処理装置に送られ無害化処理される。
４．硫黄等が分離されて残されたナトリウム液、容器類の破砕片及びカーボンは熱分解炉底辺に設置されたスクリューにより運ばれて図３に示すナトリウム分離槽に排出される。
５．ナトリウム分離槽は熱分解炉からのナトリウム液と金属類を受け入れる垂直胴とその底部で接続されていて出口側を上向き傾斜しているコンベアーからなり垂直胴とコンベアーの気層が繋がらないようにナトリウム液で満たされているので、熱分解炉で発生した硫黄ガスなどのシール機能を有している。ナトリウム液のレベルは一定に保つようポンプ又は図３に示す様なオーバーフロー管によりナトリウム液を他と分離する形で排出し、ナトリウム液中で沈む金属類、カーボンなどは底辺に設けられたスクリューによりナトリウム液中から掬い上げられ次の冷却槽に送られる。さらにスクリュー側のナトリウム液は冷却器で高温の金属類の進入により蒸発する石油ガスの上流側への流れを止める役割を荷なつている。
６．図４に示す冷却槽はナトリウム分離槽と同様にナトリウム分離槽からの金属類を受け入れる垂直胴と底部で接続されている出口を上向きにしたコンベアーを内蔵する胴からなり垂直胴とコンベアーの気層が繋がらないよう石油類で満たされている。ナトリウム槽からの高温の金属類は石油類に入り冷却され、コンベアーで石油類から掬い上げられて排出され、別途金属類分離装置に送られ分別リサイクルされる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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