(57)【要約】【課題】比較的簡単な操作でかつ経済的に実施でき、固形化物からの鉛の二次回収を容易に行うことができ、その際に灰分の発生を極力抑えることのできる、鉛灰の固形化処理法を提供する。【解決手段】鉛灰にタール系留分もしくはタール系留分及び界面活性剤水溶液を混合することにより、固化する。また、鉛灰を固化するにあたっては、タール系留分もしくはタール系留分及び界面活性剤水溶液を混合し、これを型に流し込んだ後、離型することにより、所定の形状に固化する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛灰にタール系留分を混合することにより、固化することを特徴とする、鉛灰の固形化処理法。
【請求項２】
鉛灰にタール系留分と界面活性剤水溶液を混合することにより、固化することを特徴とする、鉛灰の固形化処理法。
【請求項３】
鉛灰にタール系留分を混合し、型に流し込んだ後、離型することにより、所定の形状に固化することを特徴とする、鉛灰の固形化処理法。
【請求項４】
鉛灰にタール系留分と界面活性剤水溶液を混合し、型に流し込んだ後、離型することにより、所定の形状に固化することを特徴とする、鉛灰の固形化処理法。
【請求項５】
前記タール系留分が、コールタール系留分である、
請求項１から請求項４に記載の鉛灰の固形化処理法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として鉛回収精錬工程で発生する煤塵としての鉛灰中の鉛成分を二次回収可能な状態の固形物に固化処理する方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
車輌用などの鉛蓄電池から鉛を回収する過程で発生する煤塵は、金属鉛（Ｐｂ）を６０〜７５ｗｔ％、炭素状物質（煤煙）を１５〜２０ｗｔ％、各種ポリマー熱分解物を２〜３ｗｔ％、硫酸及び亜硫酸を極微量含んでいる。この煤塵は、金属鉛を多量に含むことから、鉛灰と呼ばれる。鉛灰は、再度、鉛回収システム（鉛二次回収システム）に供給され、含有成分の鉛が回収される。鉛灰は、通常の煤と異なり見掛け比重が大で、いわゆる外観上は「重い煤」といえるが、そのままの状態では、ハンドリングや輸送が容易でなく、また粉塵となって空気中に飛散し環境を汚染する。このため、鉛灰を固形化する技術が必要となる。しかし、鉛灰は、全体として疎水性を示し、極性の大きい水には容易に分散しない、即ち水と馴染まない性質を有するので、単純に水分を混和するだけでは、固形化することはできない。
【０００３】
一般的な粉末の固形化法は、多種多様であり、古くから澱粉質、糊、布海苔等も固形化剤として用いられてきている。しかし、固形化された成型物の強度が必ずしも十分ではなく、放置しておくと成形物が次第に粉末化する傾向がある。
【０００４】
接着剤に関しても極めて多種の製品が製造されており、少なくとも数十種以上が市販されている。例えば、エポキシ系、フェノール系樹脂、各種ポリマー系樹脂等の溶液又は含有液を使用できるが、鉛灰との混和が鉛灰特有の表面特性等により容易ではないばかりでなく比較的高価であり、量的にも比較的多量を必要とすることから処理コストがかさむ。
また、固形化剤の対象となる接着剤として、ケイ酸ナトリウム（水硝子）を用いることも考えられる。しかし、ケイ酸ナトリウムは、鉛灰と相反する特性を有している。このため、両者が容易に分散、混和しないばかりでなく、鉛二次回収システムにおける燃焼後は残渣（灰分）として残留する。
【０００５】
通常は、この種の鉛灰は、ニーダ（混練桟）などを用いて各種セメントや石膏系物質によっても固化するが、固形化物中の鉛含有率が低下し、併せて重量が増加し、また、鉛二次回収システムにおいて多量の灰分が残留するために新たな廃棄物が発生する。
固形化剤は、鉛二次回収システムで灰分をできるかぎり残さず、できれば鉛二次回収システムで自らの燃焼熱の発生により燃料費を節減できるような成分によって構成されることが望ましい。
いずれにしろ、この種鉛灰について、簡単に操作でき、容易かつ短時間で実行可能な固化技術がいまだ実用化されていないのが実状である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑み、比較的簡単な操作でかつ経済的に実施でき、固形化物からの鉛の二次回収を容易に行うことができ、その際に灰分の発生を極力抑えることのできる、鉛灰の固形化処理法を提供することにある。
【０００７】
【課題を達成するための手段】
本発明は、上記した目的を達成するために次の構成を備える。
すなわち、本発明方法は、鉛灰にタール系留分を混合することにより、固化する点に特徴がある。
【０００８】
タール系留分は、界面活性剤水溶液と共に添加混合されるのが望ましい。
また、鉛灰を固化するにあたっては、タール系留分もしくはタール系留分及び界面活性剤水溶液を混合し、これを型に流し込んだ後、離型することにより、所定の形状に固化するのが良い。
【０００９】
鉛灰は、主として各種車輌用などの鉛蓄電池から鉛を回収する過程で発生するものを対象とするが、これに限定されるものではない。ただし、鉛灰中に含まれる鉛を二次回収することを目的として固形化される鉛灰を対象とする。
【００１０】
添加されるタール系留分としては、コールタール、木質タールなどが用いられる。タール系留分は、界面活性剤水溶液で稀釈が可能である。したがって、例えば、コールタール液を界面活性剤水溶液で２〜数倍に稀釈し、分散させた状態で混和することもできる。
炭素自体（煤）は微細粒子であるが、コールタール成分との接触により、流動性が増加し、比較的容易に固形化又は成型が可能となる。
タール系留分の添加量は、別段制限されるものではないが、例えば鉛灰に対して重量比率で１０〜２０％程度混合するのが望ましい。
【００１１】
また、界面活性剤は、親水基と疎水基の両者で構成されたいわゆる洗剤である。その水溶液を鉛灰に添加することによって、鉛灰は、水との馴染みが著しく向上し、水に比較的容易に混和できるようになる。しかし、界面活性剤は、本発明においてはタール系留分と併用され、単独で用いられることはない。
鉛灰に対するタール系留分及び界面活性剤の混合比率は、別段制限されるものではないが、例えば鉛灰に対して重量比率で各５〜１５％程度を混合するのが望ましい。
【００１２】
固形物の形状は問わない。型成形によって形成されるものに制限されるものではない。型材を用いることなく、連続板状に形成して所定長さにカットする構成であっても良い。
また、加熱乾燥も必ずしも必要としない。タール系留分及び界面活性剤の添加量を加減することにより、必要な圧潰強度が付与される。
【００１３】
【実施の最良の形態】
以下、本発明方法を図１の概略フローを参照しつつ説明する。
図中符合１はミキサーで、内部に、回収された鉛灰並びにコールタールと温水で稀釈した界面活性剤水溶液とが投入される。
【００１４】
鉛灰は、使用済鉛蓄電池より鉛を回収する製錬工程において発生した塵灰を捕集したものである。
界面活性剤は、温水で数倍（２〜６倍）に希釈されている（例えば、液状界面活性剤／温水＝１／１〜１／５容積比）。使用される界面活性剤は、カチオン系、アニオン系、非イオン系などである。
【００１５】
コールタールは、この界面活性剤水溶液と混合攪拌された状態でミキサー内に投入される。これにより、コールタール成分は、界面活性剤水溶液中に超微粒子状で分散した状態、つまりコールタール成分の微粒子が界面活性剤水溶液中に懸濁状態を呈して分散する。
【００１６】
コールタールの添加量は、添加される組成成分の重量比率で７％以上である（なお、界面活性剤水溶液と併用しない場合には、鉛灰重量に対し２０重量％以下で良い）。
コールタールと界面活性剤水溶液の混合比率は、コールタールを２０重量％以上、残部を界面活性剤水溶液とする。
【００１７】
ミキサー内で所要時間攪拌混合された鉛灰とコールタール及び界面活性剤は、鉛灰とコールタールとが分散混和したスラッジ状の混合物となる。混和時間は、攪拌方式、回転数などにより異なるが、通常、数分で足りる。
ミキサー底部の排出口から排出された泥状混合物（わずかに流動性を有する混合物）は、ミキサー下方に配設されたコンベア２上の成型用容器３内に重力で流し込まれる。充填された成型用容器３は、コンベア２によって所定箇所まで移送された後、コンベア３から下ろされ、室内で乾燥される。乾燥後、成型容器から型抜きされた充填物は、固形化鉛灰４となる。
【００１８】
乾燥の際、あえて加熱乾燥を行わなくても、常温（室温）下で数時間、長くても１日（２４時間）以内に所定の圧潰強度を示す状態になる。
上記した一連の固形化の操作は、室温下で室内で行うことを前提としており、各種燃料や熱ガス、蒸気等は使用しない方が良い。
【００１９】
成型品（固形化鉛灰）の形状は自由に選定できる。直方体（通常の汎用市販煉瓦等）あるいは立方体（辺長１００〜５００ｍｍ）、更に円柱（円筒）（直径３０〜１００ｍｍ、長さ５０〜２００ｍｍ）その他、球形、楕円球等の成型も可能である。
【００２０】
実施例１
鉛灰１００ｇに対し、タール系留分２０ｇ（鉛灰に対する重量比率で２０％）を添加し、５分間手動にて撹拌し、得られた黒色汚泥物を小型容器で成型し、２４時間室内で風乾した。
【００２１】
風乾後の成型物からは、粉末状の鉛灰の発生は全く認められず、固形化の目的は十分に達成された。なお、成型物の圧潰強度は２．２ｋｇｆ／ｃｍ２（２２０ＫＮ／ｍ２、２２０ＫＰａ）を示した。
上記の結果は請求項１記載の本発明に基づく著しい効果を示すものである。
【００２２】
比較例１
鉛灰１００ｇに対し、アニオン活性剤溶液（液体洗剤液）を水により２倍に稀釈し、稀釈液３０ｇ（鉛灰に対する重量比率で３０％）を添加した。
実施例１と同様に５分間手動にて撹拌し、得られた黒灰色汚泥物を小型容器で成型し、２４時間室内で風乾した。
【００２３】
風乾後の成型物は、無負荷の状態では形状を維持しているが、強度としては不十分であって、若干粉末化の傾向が認められた。なお、圧潰強度は０．１ｋｇｆ／ｃｍ２（１０ＫＮ／ｍ２、１０ＫＰａ）以下であった。
界面活性剤のみを添加混合して得られた固化物では、十分な圧壊強度を持つものでないことが明らかとなった。
【００２４】
実施例２
鉛灰１ｋｇに対し、タール系留分１００ｇ、界面活性剤水溶液（水による２倍稀釈液）１３０ｇ（鉛灰に対する重量比率でタール系留分１０％、界面活性剤溶液及び水各６．５％）の混合液を添加し、１０分間撹拌機を用いて撹拌した。得られた黒色汚泥物を内径５０ｍｍφの金属管に流し込み、室内に１２時間放置後、成型物を金属管より取出して、更に２４時間室温下で風乾した。
【００２５】
風乾後の成型物から粉末状の鉛灰の発生は全く認められず、固形化の目的は達成された。
なお、成型物の圧潰強度は１．５ｋｇｆ／ｃｍ２（１５０ＫＮ／ｍ２、１５０ＫＰａ）以上であった。
上記の結果は、請求項２に係る本発明の顕著な効果を示すものである。
【００２６】
比較例２
鉛灰１ｋｇに対し、タール系留分を添加しないで、界面活性剤水溶液（水による２倍稀釈液）２３０ｇを添加し、実施例２と同様の処理を行った。
【００２７】
風乾後の成型物は、固形化が不十分であって、軽く指で押す程度で圧潰され粉末化の傾向が認められ、固形化の目的を達成できなかった。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば次の効果を奏する。
請求項１に係る本発明によれば、粉末状鉛灰をタール系留分によって固化するので、攪拌混合という極めて簡単な操作によって、比較的短時間で、固形化できる。加熱乾燥も必要なく、自然乾燥によって短時間で固化できる。
しかも、鉛灰中の炭素質成分とタール系留分間の親和力を活用したことが有効に作用するので、未だ固化が不十分で若干柔らかい状態であっても、粉末化の現象を発生させることがない。
また、タール系留分は、可燃性成分を含有するので、鉛の二次回収システムにおいて固形化物から鉛を回収する際に、この可燃性成分の燃焼熱を利用できる。
更には、固形化物中に不燃焼物を殆ど含まないので、上記二次回収システムにおいて灰分の発生を極めて僅小に抑えることができる。
【００２９】
請求項２に係る本発明によれば、請求項１に係る発明の効果に加え、タール系留分が界面活性剤水溶液中に超微粒子状で分散した状態となり、鉛灰とタール系留分の分散混和を向上させることができる。
【００３０】
請求項３及び４に係る発明によれば、上記本発明の効果に加え、所望形状の鉛灰固形化物を簡単に得ることができ、また、運転設備やシステム全体に要する経費並びにランニングコストも極めて低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る処理法の概略フロー図。
【符号の説明】
１　　　　ミキサー
２　　　　コンベア
３　　　　成型用容器
４　　　　固形化品
【図１】
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