(57)【要約】【課題】一般ごみ焼却施設、産業廃棄物焼却施設、灰溶融炉から排出される鉄を主とする鉄系焼却灰残渣に含まれる少量の貴金属の効率的な回収方法は確立されていない。【構成】鉄系焼却灰残渣から溶融工程を経て鉄と貴金属を分離して貴金属を回収する方法であって、鉄系焼却灰残渣を無酸素雰囲気中で溶融させる際に鉄系焼却灰残渣に鉛を添加して、鉛と共に鉄系焼却灰残渣を溶融し、溶鉄相と溶鉛相を形成させ、鉄系焼却灰残渣中の貴金属を溶融鉛相に移行させて濃縮させることを特徴とする鉄系焼却灰残渣からの貴金属の分離、回収方法。通常の溶解炉を用いて効率的に貴金属を回収できる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄系焼却灰残渣から溶融工程を経て鉄と貴金属を分離して貴金属を回収する方法であって、鉄系焼却灰残渣を無酸素雰囲気中で溶融させる際に鉄系焼却灰残渣に鉛を添加して、鉛と共に鉄系焼却灰残渣を溶融し、溶鉄相と溶鉛相を形成させ、鉄系焼却灰残渣中の貴金属を溶融鉛相に移行濃縮させることを特徴とする鉄系焼却灰残渣からの貴金属の分離、回収方法。
【請求項２】
さらに、炭素を鉄系焼却灰残渣に添加することにより溶鉄相の溶融温度を低下させるとともに、溶鉄相中の鉛の溶解度と溶鉛相中の鉄の溶解度を減少させることを特徴とする請求項１に記載の貴金属の分離、回収方法。
【請求項３】
炭素の添加量が溶鉄相の全重量に対して１重量％〜５重量％となるように炭素を鉄系焼却灰残渣に添加することを特徴とする請求項１記載の貴金属の分離、回収方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業機器、自動車等の輸送機器、家電製品、ＯＡ機器、電気機器等の鉄鋼製品スクラップを焼却炉等で焼却した際に発生する鉄を主とする鉄系焼却灰残渣に含有される少量の貴金属を通常の溶解炉を用いる溶融工程を経て効率的に回収する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品類のスクラップから銅、金、銀および白金などの有価金属を溶融法や熱分解法で回収する方法が知られている（例えば、特許文献１，２）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−７８１５１号公報
【特許文献２】
特開２００２−８８４１５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、一般ごみ焼却施設、産業廃棄物焼却施設、灰溶融炉から排出される鉄を主とする鉄系焼却灰残渣に含まれる少量の貴金属の効率的な回収方法は確立されていない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、鉄系焼却灰残渣に含まれる貴金属を通常の溶解炉を用いる溶融処理による乾式法で効率的に回収できる方法を提供するものである。
すなわち、本発明は、（１）鉄系焼却灰残渣から溶融工程を経て鉄と貴金属を分離して貴金属を回収する方法であって、鉄系焼却灰残渣を無酸素雰囲気中で溶融させる際に鉄系焼却灰残渣に鉛を添加して、鉛と共に鉄系焼却灰残渣を溶融し、溶鉄相と溶鉛相を形成させ、鉄系焼却灰残渣中の貴金属を溶融鉛相に移行濃縮させることを特徴とする鉄系焼却灰残渣からの貴金属の分離、回収方法である。
【０００６】
また、本発明は、（２）さらに、炭素を鉄系焼却灰残渣に添加することにより溶鉄相の溶融温度を低下させるとともに、溶鉄相中の鉛の溶解度と溶鉛相中の鉄の溶解度を減少させることを特徴とする上記の貴金属の分離、回収方法である。
【０００７】
また、本発明は、（３）炭素の添加量が溶鉄相の全重量に対して１重量％〜５重量％となるように炭素を鉄系焼却灰残渣に添加することを特徴とする上記の貴金属の分離、回収方法である。
【０００８】
【作用】
鉄を主とする鉄系焼却灰残渣と共に鉛を溶解炉に入れて溶融アルゴン気流中などの無酸素雰囲気中で溶融すると、Ｆｅ−Ｐｂ２元系の溶湯が形成され、比重の大きい溶鉛相が下、比重の小さい溶鉄相が上に分離する。さらに、炭素を鉄系焼却灰残渣に添加することにより溶鉄相の溶融温度を低下させた場合にも、比重の大きい溶鉛相が下、比重の小さい溶鉄相が上に分離する。この際に、鉄系焼却灰残渣中の貴金属は両相に分配されることになる。
【０００９】
表１は、１２００℃における溶鉄相と溶鉛相間の貴金属の分配比を示したものである。分配比は、次のように定義される。
分配比＝［％Ｘ］／（％Ｘ）
［％Ｘ］：溶鉛相における元素Ｘの濃度
（％Ｘ）：溶鉄相における元素Ｘの濃度
【００１０】
【表１】
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【００１１】
分配比より、Ａｇは２００倍、ＡｕとＰｄは２０倍程度、溶鉛相に多く濃縮され、ＰｔとＲｈは溶鉄相に多く分配されることが分かる。上記の分配比に基づき、回収率を式で書き表すと下記の式となる。式中、Ｒは鉛の質量ＷＰｂと鉄系焼却灰残渣の質量Ｗｓｃｒａｐとの比（Ｒ＝ＷＰｂ／Ｗｓｃｒａｐ）表わす。
【００１２】
【式１】
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【００１３】
図１は、上記の回収率の式に基づき、溶融処理に用いる鉛と鉄系焼却灰残渣の量比と回収率の関係を示したものである。鉛と鉄系焼却灰残渣の量を１：１とした場合、Ａｇ１００％、Ａｕは９５％、Ｐｄは９６％の回収率となる。Ｐｔは５％、Ｒｈは６％程度となる。なお、溶融処理に用いる鉛の量の増加に伴い、貴金属の回収率は向上していくことが分かる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
鉄系焼却灰残渣には、主として家電（冷蔵庫、洗濯機、エアコン）、民生電子（テレビ、ＡＶ機器）、電気通信（パソコン、ＦＡＸ、携帯電話）、ガス石油機器、自動車の端子や接点等のメッキや触媒として使用された貴金属が含まれている。これらの機器類が廃棄、焼却された場合、貴金属は鉄や銅などの他の金属と共に金属残渣として焼却灰中へ残る。ある民間企業の調査によれば、ごみ焼却灰の金属残渣１ｔｏｎ中には、最大値としてＡｕ　５〜２０ｇ／ｔｏｎ、Ａｇ　５０〜１００ｇ、Ｐｔ　１０ｇ、Ｐｄ　１０ｇ程度が含有されている場合があるとされている。本発明の方法は、このような貴金属を少量含む鉄を主とする鉄系焼却灰残渣を対象とする。
【００１５】
鉄系焼却灰残渣は、キューポラ、ア−ク電気炉、高周波加熱炉、炭材インジェクション＋酸素ガスバーナーで溶解することができる。ただし、ア−ク電気炉、高周波加熱炉、炭材インジェクション＋酸素ガスバーナーの場合、融体が強く撹拌されることがあり、溶鉄相と溶鉛相の２液相が混ざり易く、分離性が悪くなることがあるので、撹拌力の存在しないキューポラが望ましい。ただし、電気炉等でも溶解後、融体を静かに保持することで、分離性を確保することが可能である。
【００１６】
鉄系焼却灰残渣の溶解時には溶融物の酸化によるスラグを発生させないために無酸素雰囲気中で溶融することが望ましい。無酸素雰囲気を作るには、例えば、処理空間（炉内）にアルゴンガス等の不活性ガスや窒素ガスを流せばよい。
【００１７】
そして、本発明においては、鉄系焼却灰残渣を無酸素雰囲気中で溶融させる際に、焼却灰残渣を鉛と共に溶融し、溶鉄相と溶鉛相を形成し、該焼却灰残渣中の貴金属を溶融鉛相に移行させて濃縮させる。溶解炉等の溶融容器中で溶鉄相と溶鉛相は分離して両者の比重の差により重力の作用で溶鉛相が下部に、溶鉄相が上部に分離される。
【００１８】
さらに、鉄系焼却灰残渣に炭素（Ｃ）を添加することにより溶鉄相の溶融温度を低下させることが好ましい。炭素の添加量は、溶鉄相の全重量に対して１〜５重量％程度が望ましい。炭素を同時に添加することにより、溶鉄相の鉛濃度を下げることができ、また、溶鉛相中の鉄濃度が下がり、回収される鉛の品位が上がる。炭素濃度の増加に伴い、溶鉄相の鉛濃度は低下し、溶鉛相中の鉄濃度も下がる。なお、１４００℃以下の温度では、炭素は溶鉄相へ５重量％を超えては溶解しない。銀、金、パラジウムを９０％以上の回収率で回収するためには、添加する鉛の量は鉄系焼却灰残渣の重量に対して０．５倍程度より大きくすることが望ましい。
【００１９】
鉄系焼却灰残渣に含まれている貴金属は、溶鉄相と溶鉛相に溶解する。そして、鉛−貴金属間、鉄−貴金属間の親和力と斥力の相対的関係により、貴金属は溶鉄相と溶鉛相に分配される。ＡｇはＦｅと斥力が強く溶鉛相へ、Ａｕ、Ｐｄは鉛との親和力が大きいため、溶鉛相へ多く分配される。一方、Ｐｔ、ＲｈはＦｅとの親和力が大きいため、溶鉄相へ分配されるのでＲｈとＰｔの回収は困難である。金、銀、Ｐｄではほぼ９０％以上を凝固した鉛中に回収できる。鉛中の貴金属は、現行の鉛精錬で行われている水溶液電解の手法によって鉛およびそれぞれの貴金属を分離できる。溶鉄相に入ったＲｈとＰｔを回収するためには、既存の方法である、酸溶液に溶解し水溶液電解により採取する方法等を用いる。
【００２０】
【実施例】
以下の実験例１では実際の鉄系焼却灰残渣に炭素を添加する方法に代えて、溶鉄相に対する炭素の添加量が所定の重量％となるようにＦｅ−Ｃ合金を用いて実験した。
（実験例１）
金属鉛６ｇ、Ｆｅ−４％Ｃ合金６ｇ（溶鉄相に対して４重量％の炭素添加に相当）およびＡｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈそれぞれ０．０６ｇから０．１２ｇを黒鉛ルツボに入れ、炉内にてアルゴン気流中で１２００℃に１時間保持した後、試料を坩堝ごと炉内より取り出してアルゴン気流中で冷却した。冷却後、試料を肉眼で観察したところ上部と下部の２相に分離しており、各上下の相の化学分析を行った。その結果を表２に掲げる。
【００２１】
【表２】
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【００２２】
表２から明らかなように、本発明に含まれる実施例１では、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈを鉛相に濃縮することができた。鉛中の貴金属を全て回収する場合、本発明によるＡｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｐｔの回収率はそれぞれ９５％、１００％、９６％、６％、５％程度となる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は、通常の溶解炉を使用する単純な溶融処理法による乾式法にて、鉄系焼却灰残渣に含まれている貴金属を簡単に分離し、回収できるとともに、これらの貴金属を分離済みの鉄も回収できるので、有価金属のリサイクルを効率的に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法において、溶融処理に用いる鉛と鉄系焼却灰残渣の量比と回収率の関係を示すグラフである。
【図１】
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