(57)【要約】【課題】金属廃材のリサイクルに伴う問題（鋼材の銅、錫などの汚染、およびダストに濃縮した重金属による環境汚染）の防止、および、これらの枯渇性金属の分散を防止し資源として価値が出てきたときに利用しやすい形に保つこと。【解決手段】本発明は、鉄鋼を中心とする金属廃材のうち、銅や錫などの含有量が多いものを鋳鉄鋳物の原料に用い、当該金属廃材を溶融してその成分濃度を検出し、作ろうとする鋳鉄鋳物の不純物成分条件を満足していれば、目的とする鋳鉄鋳物の用途に用い、一方、銅や錫などの成分が、作ろうとする鋳鉄鋳物の許容成分を上回っていれば鉛、砒素などの重金属が濃縮されたダスト貯蔵用の容器の鋳造に用い、その容器にダストを貯蔵するのに用いる。そして、銅、錫、鉛、砒素などが資源として価値を持つようになった時点まで安全に、かつ必要な時点で利用しやすい形で保管する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄鋼を中心とする金属廃材を集積し、金属加工用の鋼材として再利用可能なものと再利用不可能なものとを銅の含有割合に基づいて分別し、
銅の含有割合が金属加工用の鋼材として再利用可能なものについては金属加工工程へ移行させて再利用し、
銅の含有割合が金属加工用の鋼材として再利用不可能なものについては当該金属廃材を溶融してその銅濃度を検出し、
所定の銅濃度以上の溶融金属については防錆性を有し貯蔵に適した形状に鋳造し、
所定の銅濃度未満の溶融金属についてはそれ以外の鋳造工程へ移行させて再利用することを特徴とする金属リサイクル方法。
【請求項２】
所定の銅濃度以上の溶融金属については防錆性を有した容器を鋳造して重金属含有ダストを収容し、金属資源枯渇時に当該容器を溶融して必要な金属を取り出すことを特徴とする請求項１に記載の金属リサイクル方法。
【請求項３】
溶融した金属に酸素を吹き付けることにより鉄を酸化させて、銅をはじめとし鉄以外の金属を分離することを特徴とする請求項２に記載の金属リサイクル方法。
【請求項４】
鉄鋼を中心とする金属廃材を溶融し、合金とした場合に防錆性を発揮する銅濃度となるように調整して鋳造されたことを特徴とする重金属含有ダスト用貯蔵容器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属リサイクル方法および金属含有ダスト貯蔵用容器に関し、特に、枯渇資源である銅を中心とした有価金属および重金属類含有ダストの拡散を防止する金属リサイクル方法および重金属含有ダスト貯蔵用容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属産業は、鉱石から粗金属を製造し、必要に応じて純度を高めたり、他の金属を合金あるいはメッキしたりすることにより、所望の物性を備えた金属ないし合金を製造していた。得られた金属ないし合金を加工することにより、たとえば、自動車車体や家電製品などを製造していた。
【０００３】
製品としての使用が終わり、これをリサイクルするとき、加熱溶融時に鉄から除かれにくい銅や錫などの成分による鋼材の汚染が進み、品質に問題が生ずる場合がある。これに対処すべく鉄鋼材料分野では、これまで、これらの元素を大量の鉄で希釈し、品質上問題のない範囲内に留めるという方法がとられてきた。また、加熱溶融時に揮発しやすい元素はダストに移行するが、このダスト中の重金属類のうち、金属として回収することが経済的に成り立つ場合のみ、たとえば亜鉛などの元素は回収されてきたが、それ以外のものは最終的にはできるだけ薄めて重金属などの溶出を防ぐという方策がとられてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年では、環境的な側面から循環型の社会の構築が望まれている。その中で、鉄鋼廃材のうち量の比率が高い、自動車、家電製品、容器の金属部材の薄板材については、銅や錫の混入による汚染が問題になっている。
【０００５】
しかしながら、自動車や家電製品の解体現場では、鋼材への配電線の混入を完全に防止することは困難で、銅が廃材に混じってくる。また、錫メッキされた鉄容器は錫の混入の原因になる。このように混入してきた銅や錫は、鉄廃材を溶融するとき、鉄の中に溶け込み、その濃度が高くなると、熱間加工時に割れ易くなったり、薄板の深絞り加工性を悪くしたりする。したがって、銅や錫を伴う鉄廃材は圧延過程を経て製造される鋼材としてリサイクルし難く、製鉄工場では敬遠されて受け入れられない状況が進行しつつある。
【０００６】
一方、リサイクル時に鉄に溶けない重金属類が濃縮されているダストは、薄めることで環境への溶出を防ぐという考え方で進められている。たとえば、最近ではセメントに混ぜて使用するということも試行されている。しかしながら、セメント中の重金属が環境に溶け出すこともあるのではなかろうかとの懸念は解消されているわけではない。
【０００７】
また、資源という点からみると、圧延鋼材の中に混入すると問題になる銅や錫、また、ダストの中で濃縮されて環境に拡散すると人体に悪影響を及ぼす、鉛、砒素などの重金属のいずれもが、２０年ないし４０年で涸渇することが予想されている。しかしながら、鉄に溶ける元素も、鉄に溶けずダストに移行する元素も、現時点で進められている上述したような希釈化という方策では、資源として価値を持ってきたときに回収できなくなるというおそれがある。一方、現時点では、これらの元素を金属として回収することは、コスト面から成り立たないという問題もある。
【０００８】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、２０年ないし４０年後の金属枯渇時に資源として利用しやすい濃縮した状態で鉄鋼廃材の中の銅、錫、鉛、砒素などの金属元素を、品質上の問題および環境上の問題を起さず固定し、しかも経済的にリサイクル可能な仕組みを提供すること、換言すれば、金属廃材のリサイクルに伴う問題を解決し、金属廃材のリサイクル効率を向上させることを目的とする。
【０００９】
また、枯渇性金属の分散を防止し資源として価値が出てきたときに利用しやすい形に保つことを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の金属リサイクル方法は、鉄鋼を中心とする金属廃材を集積し、金属加工用の鋼材として再利用可能なものと再利用に問題があるものを銅の含有割合に基づいて分別し、銅の含有割合が金属加工用の鋼材として再利用可能なものについては金属加工工程へ移行させて再利用し、銅の含有割合が金属加工用の鋼材として再利用不可能なものについては当該金属廃材を溶融してその銅濃度を検出し、所定の銅濃度以上のものについては防錆性を有し貯蔵に適した形状に鋳造し、所定の銅濃度未満のものについてはそれ以外の鋳造工程へ移行させて再利用することを特徴とする。
【００１１】
すなわち、請求項１に係る発明は、金属加工の観点から通常の鋼材として再利用可能なものは通常のリサイクル工程に乗せ、加工性が悪くなる程度の銅を含むもの（金属加工の観点から通常の鋼材として再利用すると問題が生じうるもの）については鋳造工程に乗せ、ある一定量の銅を含むものについては長期の貯蔵に耐えうるようにその銅含有率の高さに由来する耐食性を利用して資源枯渇時に再利用できるようにする。換言すれば、金属加工の観点から通常の鋼材として再利用すると問題が生じうるものについては、鉄鋼廃材を鋳鉄鋳物の原料にし、溶けた金属の分析の結果をみて、製造の目的とする鋳鉄鋳物の成分を満足しない場合には、銅の含有率の高さに由来する耐食性も活かしたダスト等の保管容器の製造に用いる。
【００１２】
これにより、銅の含有を嫌う金属加工用の循環経路と、銅がある程度混入しても良い通常の鋳造用の循環経路と、その二つの経路からあぶれた高濃度の銅を含む合金を金属資源枯渇時に再利用する貯蔵経路（循環準備経路）とを確保でき、銅や錫を希釈化せず、金属廃材のリサイクルをおこなうことができる。
【００１３】
なお、「鉄鋼を中心とする金属廃材」とは、いわゆる金属スクラップを意味し、廃プラスチックや廃木材といった金属以外の廃材割合（重量割合、体積割合）が全体として鉄鋼を中心とする金属廃材の割合より多くないことを意味する。また、「金属加工」とは、曲げ加工、スピニング加工、エンボス加工、圧延加工などのように、外力によって部材の体積を実質的に変化させないで変形する加工をいうものとする。また、「それ以外の鋳造工程」とは、従来から鋳物工場で扱っていた鋳物製品を製造する工程をいう。
【００１４】
なお、所定の銅濃度とは、鋳造物にもよるが、１ｗｔ％〜１０ｗｔ％のいずれかの値が好ましく、さらに好ましくは、３ｗｔ％〜７ｗｔ％のいずれかの値である。
【００１５】
また、請求項２に記載の金属リサイクル方法は、請求項１に記載の金属リサイクル方法において、所定の銅濃度以上の溶融金属については防錆性を有した容器を鋳造して重金属含有ダストを収容し、金属資源枯渇時に当該容器を溶融して必要な金属を取り出すことを特徴とする。
【００１６】
すなわち、請求項２に係る発明は、加熱、焼却施設由来のダスト（飛灰とも呼ばれる）も貯蔵できる。これにより、ダストに含まれる重金属を濃縮した状態のまま、環境に流出しないように安全に保管できる。
【００１７】
また、請求項３に記載の金属リサイクル方法は、請求項２に記載の金属リサイクル方法において、溶融した金属に酸素を吹き付けることにより鉄を酸化させて、銅をはじめとし鉄より酸化しにくい元素を濃縮することを特徴とする。
【００１８】
すなわち、請求項３に係る発明は、貯蔵経路で貯蔵されていた金属を再び流通経路に戻す際、鉄の酸化熱をエネルギーとして有効利用することができる。安価に溶融することが可能となる。これにより、コスト面からも金属廃材のリサイクル効率を向上させることができる。
【００１９】
また、請求項４に記載の重金属含有ダスト用貯蔵容器は、鉄鋼を中心とする金属廃材を溶融し、合金とした場合に防錆性を発揮する銅濃度となるように調整して鋳造されたことを特徴とする。
【００２０】
すなわち、請求項４に係る発明は、銅をはじめとし、重金属や有価金属を固定でき、必要時に溶融して回収できる。これにより、枯渇金属の分散を防止し効率的に回収することが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
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。図１は、本実施の形態における金属リサイクル方法の一例を示した概念図である。本実施の形態では、車を解体して、鉄鋼を中心とする金属廃材の処理の流れを、金属加工用の金属廃材の循環経路、鋳造用の金属廃材の循環経路、貯蔵経路の順に説明する。
【００２２】
（金属加工用の金属廃材の循環経路）
車が解体されると、各種の金属廃材が排出されるが、まず、ボンネットのように、単離できる構成要素であり組成的にも均質な廃材については、溶融して地金に戻すことができる。必要に応じて再び車体用の部材として用いても良い。このとき、溶融過程で成分分析し、組成を正確に求め、規格品に合致するように適宜金属を添加してもよい。薄板系の主要な自動車用鋼板の規格としては、たとえば、構造用鋼（ＳＡＰＨ、ＳＳなど）、薄鋼板・帯鋼（ＳＰＨＣ、ＳＰＨＤ、ＳＰＨＥ、ＳＰＦＨ、ＳＰＦＨＹ、ＳＰＣＣ、ＳＰＣＤ、ＳＰＣＥ、ＳＰＣＣＴ、ＳＰＣＥＮなど）、ステンレス鋼（ＳＵＳ−ＨＰ、ＳＵＳ−ＨＳなｄ）などを挙げることができる。
【００２３】
なお、ボンネットなどのように、深絞り加工用の鋼板については、極端に銅の許容量が低く、０．０１ｗｔ％程度未満であることが必要である。反対に深絞り加工用でなく、たとえば、建築資材用であればその許容量上限は０．１ｗｔ％程度であるので、金属加工用の金属廃材の循環経路を二つにわけ、銅の含有量のしきい値をたとえば０．１ｗｔ％として、この値で用途を振り分けてもよい。振り分けはたとえば溶融中に銅濃度を検出することによりおこなうことができる。
【００２４】
（鋳造用の金属廃材の循環経路）
ボンネットのように、品質の揃った部分を取り除いた後には、エンジン部品、ハンドル部分やライト周りなど、鉄鋼板と共に配電線が一体となっているような不均質な金属廃材がのこる。このような不均質な金属廃材は鋳物工場に配送される。鋳物は、金属加工で要求されるまでの靭性は必要なく、また、溶融金属を流し込んで成型するだけであるので、銅の混入割合の上限値は金属加工用の場合と比べて高い。鋳造品として従来流通している製品の銅許容上限は１ｗｔ％程度である。したがって、鋳物工場では、まず、金属を溶融して銅の混入割合を検出し、つぎに、用途に応じて従来すでに製品化されているもの、たとえば、マンホールの蓋やエンジン部品（シリンダーブロック）を製造する。
【００２５】
（貯蔵経路）
銅の含有量が所定割合より高くなると、従来の鋳造工程では製品のなかった領域となるので、用途に応じて品質等の再検討が必要である。一方で、銅は鉄の中に混入するとその割合に従って防錆性が高まる。したがって、鋳物工場では、鋳物としての従来品の銅混入割合の範囲（〜１ｗｔ％）を超える場合には、防錆性を有し貯蔵に適した形状に鋳造する。
【００２６】
このとき、重金属含有ダスト用貯蔵用容器として鋳造してもよい。ダスト中の重金属成分としては亜鉛、鉛、砒素などがある。いずれも枯渇金属であるので、ダスト用容器に貯蔵して、将来の必要時に適宜製錬して取り出すことができる。重金属含有ダスト用貯蔵用容器の大きさは、たとえば、外形が１ｍ×１ｍ×１ｍ、厚み１０ｃｍとすることができる。また、８０ｃｍ×８０ｃｍ×１０ｃｍの蓋を作って、ダストを装入することもできる。このようにすれば、中身の漏出を防ぎ長期の貯蔵を可能とする。なお、ダストの封入に際しては適宜加圧や加熱により減容してもよい。これにより、収容率を向上することができる。
【００２７】
以上説明したように、金属加工用の循環経路からあぶれたものは通常の鋳物用の循環経路に、通常の鋳物用の循環経路からあぶれたものは貯蔵経路に順次移行し、資源が枯渇した場合には貯蔵された（重金属類含有ダスト入り）鋳物容器を溶融して各金属の粗金属として取り出し、再び製品を作ることができる。したがって、本発明では、鋳物工場を重要なリサイクル拠点として捉えることもできる。
【００２８】
つぎに、本実施の形態のリサイクル方法の一例をフローチャートにより説明する。図２は、本実施の形態のリサイクル方法の一例を示したフローチャートである。ここでは、ある電化製品が製造され、廃棄される場合の全体の流れを金属を中心に概観することとする。
【００２９】
まず、地金を加工して板金が製造される（ステップＳ１）。板金が適宜加工され製品の筐体や部品が製造される（ステップＳ２）。各種の配線がなされ、その他の非金属系の部品が組み込まれ製品が完成する（ステップＳ３）。製品が寿命、故障、買換えなどの理由により廃棄され、解体場に集められる（ステップＳ４）。製品が分解ないし解体される（ステップＳ５）。分解・解体された部位を、銅の含有割合に基づいて金属加工用の鋼材として再利用可能なものと再利用不可能なものとに分別する（ステップＳ６）。なお、このステップでは、使用の態様により、銅を伴うものと銅を伴わないものとで分別する、としてもよい。
【００３０】
金属加工用の鋼材として再利用可能なものについては、金属加工用の工程に移行して溶融・規格調整をおこない（ステップＳ７）、地金を製造する（ステップＳ８）。その後ステップＳ１に移行する。
【００３１】
金属加工用の鋼材として再利用不可能な金属廃材は鋳物工場に集積される（ステップＳ９）。集積された金属廃材を溶解炉で溶融する（ステップＳ１０）。溶融金属の銅濃度をはじめとし、溶融金属の成分分析をおこなう（ステップＳ１１）。続いて、従来から鋳物工場で扱っていた鋳物製品に適合する銅濃度であるか、すなわち、従来品を製造するにあたり許容できる成分範囲かを判定する（ステップＳ１２）。適合する銅濃度範囲内であれば、型に流し込み鋳物を製造する（ステップＳ１３）。鋳物を使用し、寿命、故障、買換えなどの理由に廃棄されたら、再び鋳物工場に搬入する（ステップＳ１４）。
【００３２】
銅濃度が所定の値を超える溶融金属については、枡形の型に流し込み重金属含有ダスト用の容器を鋳造する（ステップＳ１５）。続いて、焼却炉等から排出された重金属類含有ダストを所定量投入し（ステップＳ１６）、貯蔵する（ステップＳ１７）。
【００３３】
現在経済的回収の対象になっている亜鉛以外の元素についても、ダスト中の金属の資源が枯渇してくる数十年先になると、経済的に回収できるようになり、残査も少なくなる。また、重金属含有ダスト用貯蔵用容器も、溶融して酸化すると、鉄よりも酸化しにくい銅、錫などを濃縮できる。これをさらに銅と他の元素にわけることは従来法で可能である。すなわち金属枯渇時に、容器を再び溶融し、容器部分からは主としてＦｅ，Ｃｕ、Ｓｎを分離回収し、ダスト部分からは、主としてＺｎ、Ｐｂを分離回収する（ステップＳ１８）。なお、鉄を酸化するときにエネルギーが発生する。すなわち、容器として銅、錫などの有価元素を濃縮した状態で、容器としての役割を果たしながら、鉄としてエネルギーとして固定できていることになる。
【００３４】
なお、たとえば、現状では鉄が２００００円／ｔ、銅が２０００００円／ｔで取引されていたとして、金属容器の中に銅が３％含まれていたとすると、銅部分の価値は６０００円である。したがって、コスト的な観点から現時点で銅を回収することは経済的ではない。しかしながら、銅が枯渇して単価が３倍になると、鉄の部分を捨てても銅の回収メリットが出てくることとなる。本実施の形態は、このような枯渇金属に価値が出てきた時点で再びリサイクルのルートに乗せるということができる。
【００３５】
なお、銅を高濃度で含み耐食性の高い合金の組成を表１に例示する。
【表１】
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【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば金属廃材のリサイクルに伴う問題（鋼材の銅、錫汚染、およびダストに濃縮した重金属による環境汚染）の防止、および、これらの枯渇性金属の分散を防止し資源として価値が出てきたときに利用しやすい形に保つことができる
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の金属リサイクル方法の一例を示した概念図である。
【図２】本実施の形態の金属リサイクル方法の一例を示したフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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