(57)【要約】【課題】  従来技術では除去が不完全な水銀汚染物から水銀を高い効率で除去し得る水銀除去方法を提供する。【解決手段】  水銀汚染物を容器内に収容し、該容器内を所定温度範囲に加熱するとともに前記容器内に処理用ガスを供給することによって水銀汚染物から水銀を除去する水銀除去方法において、前記処理用ガスとして、水素ガス、又は水素ガスと不活性ガスとの混合ガスを用いることを解決手段とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水銀汚染物を容器内に収容し、該容器内を所定温度範囲に加熱するとともに前記容器内に処理用ガスを供給することによって水銀汚染物から水銀を除去する水銀除去方法において、前記処理用ガスとして、水素ガス、又は水素ガスと不活性ガスとの混合ガスを用いることを特徴とする水銀除去方法。
【請求項２】
加熱により発生する水銀ガスを前記容器外から吸引すると共に、該容器内に処理用ガスを供給しながら、容器内を大気圧未満の所定負圧状態に維持する請求項１に記載の水銀除去方法。
【請求項３】
前記容器内の圧力を１３３Ｐａ以上として水銀を除去する請求項１又は２に記載の水銀除去方法。
【請求項４】
前記所定温度範囲を１５０℃以上７００℃以下とする請求項１から３のいずれかに記載の水銀除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃蛍光灯等の水銀汚染物から水銀を除去する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水銀は産業界にとって有用な物質であり、蛍光灯等の種々の用途に使用されているが、その一方、人体や環境にとっては有害な物質である。従って、水銀を利用した部材を廃棄する際には、該廃棄部材から水銀を除去する必要がある。特に、近年、環境保護の観点から資源の再利用化が図られているが、水銀を含む廃棄物を再利用する場合には、水銀を分離除去し、該水銀を再利用すると共に、水銀以外の部材の再利用化を図ることが望ましい。
【０００３】
斯かる観点から、従来、種々の水銀除去方法が提案されている。例えば、水銀は、酸化すると酸化水銀となって蒸発温度が高くなり除去が困難になることから、水銀汚染物を容器内に収容後、窒素ガス等の不活性ガスを供給して水銀の酸化を防止しながら、前記容器内を負圧状態とすることにより水銀の蒸発温度を下げ、該容器を加熱して水銀ガスを吸引する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１０８２９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、上記従来技術によれば、例えば、消費電力の小さい（例：４０Ｗ）廃蛍光灯のガラスカレット等の廃棄部材に含まれる水銀は、水銀溶出基準値を満たすように除去できるが、消費電力の大きい（例：１１０Ｗ）廃蛍光灯の場合は、前記基準値を満たさず、除去が不完全になる問題があった。
【０００５】
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、上記従来技術では除去が不完全な水銀汚染物からも水銀を高い効率で除去し得る水銀除去方法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】
【０００６】
本発明は、前記目的を達成するために、水銀汚染物を容器内に収容し、該容器内を所定温度範囲に加熱するとともに前記容器内に処理用ガスを供給することによって水銀汚染物から水銀を除去する水銀除去方法において、前記処理用ガスとして、水素ガス、又は水素ガスと不活性ガスとの混合ガスを用いることを特徴とする。
【０００７】
該水銀除去方法によれば、処理用ガスに含まれる水素ガスによって、水銀汚染物に付着している水銀の酸化が抑えられると共に、水銀汚染物に付着している水銀化合物や水銀汚染物に、吸着、浸透した水銀が水素により還元され、より低いエネルギーで水銀ガスとなる。
【０００８】
前記水銀除去方法にあっては、加熱により発生する水銀ガスを前記容器外から吸引するとともに、該容器内に処理用ガスを供給しながら、容器内を大気圧未満の所定負圧状態に維持することが好ましい。
【０００９】
該好ましい構成によれば、容器内を大気圧未満の所定負圧状態に維持することで、水銀の蒸発温度が下がり、より低温で水銀を蒸発させてガス化することができる。
【００１０】
更に好ましくは、前記容器内の圧力を１３３Ｐａ以上として水銀を除去することが良く、更に好ましくは、前記所定温度範囲を１５０℃以上７００℃以下とすることが良い。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明の水銀除去方法によれば、処理用ガスに含まれる水素ガスによって、水銀汚染物に付着している水銀の酸化が抑えられると共に、水素により水銀化合物等が還元され、水銀がより低いエネルギーで水銀ガスとなるため、従来は水銀の除去が不完全であった水銀汚染物からも水銀を高い効率で除去できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る水銀除去方法の好ましい実施の形態について図面を参照しつつ説明する。尚、本実施の形態においては、該水銀除去方法を廃蛍光灯のリサイクル工程に適用した態様について説明するが、本発明はかかる態様に限定されるものではなく、水銀を含んだランプ類や電池、さらには、水銀体温計等の測定器類を含む種々の部材のリサイクル工程に適用し得る。
【００１３】
本実施の形態の水銀除去方法について説明する前に、まず、該水銀除去方法に用いる水銀除去装置について説明する。図１は、該水銀除去装置の概略図であり、図２は図１におけるII部の拡大断面図である。この水銀除去装置１は、水銀が付着した水銀汚染物から該水銀を除去する装置であって、特に廃蛍光灯のリサイクル工程において有用に利用される。
【００１４】
蛍光灯は、ガラス本体と、該ガラス本体の両側に連結された口金部と、蛍光粉及び水銀とを含んでいる。かかる蛍光灯をリサイクルする際には、前記ガラス本体や口金部に付着している水銀、及び／又は蛍光粉と混ざり合っている水銀を分離除去する必要がある。該水銀を分離除去することにより、水銀自体の再利用化と共に、ガラス本体や口金部、及び蛍光粉の再利用化を図ることが可能となる。
【００１５】
本実施の形態では、前記水銀除去装置１を、このような蛍光灯から生じる廃蛍光灯の水銀除去処理に使用する。該水銀除去装置１は、水銀が付着したガラス本体（ガラスカレット）、口金部及び／又は蛍光粉（水銀汚染物）を収容する密閉可能な容器１０と、該容器１０内にガスを供給するガス供給機構２０と、該容器１０内のガスを容器１０外から吸引する吸引機構３０と、該容器１０内を所定温度範囲に加熱し得る加熱機構４０とを備えている。
【００１６】
前記容器１０は、水銀汚染物の供給口及び排出口を備えており、該供給口及び排出口を密閉し得るように構成されている。本実施の形態においては、前記容器１０は回転軸１１回りに回転可能に構成されており、単一の供給／排出口１２のみが備えられている。即ち、該供給／排出口１２が上方を向くように容器を位置させた場合には原料ホッパー１００から該容器１０内への水銀汚染物の供給が可能となり、且つ、該供給／排出口１２が下方を向くように容器１０を位置させた場合には該容器１０内から回収ホッパー１１０への処理後の除染物の排出が可能となるように構成されている。
【００１７】
前記ガス供給機構２０は、処理用ガス、即ち、水素ガスや、水素ガスと不活性ガス（窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス等）との混合ガス等を前記容器１０内に供給し得るように構成されている。本実施の形態においては、該ガス供給機構２０は、先端部が容器１０内に連通された供給配管２１と、該供給配管２１の基端部に接続されたガス供給源（図示せず）とを備えている。好ましくは、該ガス供給機構２０は流量計を備え、該流量計からの信号に基づき前記容器１０内へ供給する処理用ガスの流量を調整し得るように構成されていることが良い。また、好ましくは、該ガス供給機構２０は、所定圧力（容器１０内の圧力）を目標値として処理用ガスの流量を制御するパラレル制御機構（図示せず）に接続され、該機構によって処理用ガスの流量が制御されていることが良い。
【００１８】
前記吸引機構３０は、前記容器１０内の気体を吸引し、該容器１０内を負圧状態とし得るように構成されている。本実施の形態においては、該吸引機構３０は、先端部が容器１０内に連通された吸気配管３１と、該吸気配管３１の基端部に接続された吸引ポンプ３２とを備えている。好ましくは、前記吸引機構３０は、容器１０内の圧力を検出する圧力計を備え、該圧力計からの信号に基づき容器１０内の圧力を所定圧力に維持し得るように構成されていることが良い。
【００１９】
より好ましくは、前記吸気配管３１及び供給配管２１の先端部を前記容器１０の回転軸１１に内挿することができ、これにより、容器１０の回転軸１１回りの回転を妨げることなく、吸気配管３１及び供給配管２１の先端部を該容器１０内に連通させることができる。尚、本実施の形態においては、吸気配管３１及び供給配管２１の先端部を２重配管構造とし、これにより、省スペース化を図っている（図２参照）。
【００２０】
前記加熱機構４０は、前記容器１０の内部を所定温度まで昇温させ得るようになっている。該加熱機構４０は、好ましくは、容器１０内の温度を検出する温度センサー４１を備え、該温度センサー４１からの信号に基づき容器１０内の温度を所定温度範囲に維持し得
るように構成される。本実施の形態においては、該加熱機構４０は、容器１０の外周面に加熱媒体を流通させる加熱配管４２を備えているが（図１参照）、これに代えて、容器１０の外周壁に電熱ヒータを備えることも可能である。
【００２１】
次に、本実施形態の水銀除去方法について説明する。まず、前記供給／排出口１２が上方を向くように容器１０を回転軸１１回りに回転させ、原料ホッパー１００から水銀汚染物（ガラス本体〔ガラスカレット〕、口金部及び／又は蛍光粉）を容器１０内に投入（収容）した後、該供給／排出口１２を密閉手段で密閉する。次いで、前記吸引機構３０を作動させて容器１０内の空気を吸引して該容器１０内を１３．３Ｐａ（０．１ｔｏｒｒ）以上１３３３．３Ｐａ（１０ｔｏｒｒ）以下の範囲に減圧した状態とする減圧工程を行う。その後も、前記吸引機構３０を作動させつつ、該容器１０内を１．０１３×１０5Ｐａ〔大気圧〕未満の圧力とする状態を後の加熱工程と処理工程においても維持する。
【００２２】
このように、容器１０内を所定負圧状態にすることにより、該空気中の酸素の絶対量が減り、水銀汚染物に付着した水銀の酸化が抑制されるとともに、水銀蒸発温度の上昇を防止できる。即ち、酸化水銀は水銀に比して蒸発温度が高いため、水銀が酸化して酸化水銀となると、後の加熱工程において容器１０をより高温まで加熱する必要がある。これに対し、本実施の形態においては、後の加熱工程と処理工程において、容器１０内が前記所定負圧状態に維持されており、また、後の処理工程で処理用ガスに含まれる水素ガスによって水銀汚染物に含まれる水銀化合物等が還元されるので、水銀がより低いエネルギーで水銀ガスとなるため、後の加熱工程における加熱温度を従来技術に比して下げることができる。尚、大気圧状態下では水銀の蒸発温度は約３６０℃である所、容器１０内の圧力が、例えば、１３×１０3Ｐａ、１．３×１０3Ｐａ及び１３３Ｐａのときは、水銀の蒸発温度は、それぞれ、約２６０℃、約１８５℃及び約１２７℃となる。また、本実施形態では、このように容器１０内を大気圧未満の状態とするが、後述する処理用ガスの供給量やガス組成を調整すること等によって、水銀汚染物に付着した水銀化合物や水銀汚染物に、吸着、浸透した水銀が還元されることで水銀の高い除去効果が得られる限り、後の加熱工程と処理工程は、容器１０内を大気圧以上の圧力として行うことも可能である。
【００２３】
次に、前記加熱機構４０を作動させて、容器１０内を水銀汚染物に付着した水銀が蒸発する所定温度（以下、水銀の蒸発温度という。）以上に加熱する加熱工程を行う。具体的には、水素の除去処理に要するエネルギーコストを低減させる点及び水銀溶出基準値を満たすべく水銀汚染物からの水銀の除去を完全ならしめる点を両立させる観点から、該容器１０内を１５０℃以上７００℃以下、好ましくは２００℃以上６５０℃以下の所定温度範囲に加熱する。
【００２４】
その後、前記ガス供給機構２０を作動させて容器１０内に、処理用ガス（水素ガス、又は水素ガスと不活性ガスとの混合ガス）を供給する処理を行う処理工程を行う。ここでは、加熱開始後、該ガス供給機構２０により、処理用ガスを供給するが、水素ガスによる水銀の還元作用を高める観点から、容器１０内の圧力を１３３Ｐａ以上とすることが好ましい。尚、処理用ガスとして水素ガスと窒素ガスとの混合ガス（フォーミングガス）を使用する場合は、水素濃度を適宜調整することができる。このように、加熱開始後、できるだけ速やかに処理用ガスを供給して容器１０内を水素還元雰囲気とするのが、水銀の酸化を防ぐ観点から好ましいが、所定温度及び／又は所定圧力に到達後に供給することもできる。
【００２５】
かかる処理用ガスに含まれる水素ガスによって、水銀汚染物に付着している水銀の酸化が抑えられ、水銀に比して蒸発温度が高い酸化水銀の生成が効果的に抑制される。その結果、従来技術の不活性ガスのみを用いた処理では、４００℃以上６００℃以下の温度範囲での処理が必要となっていた所、処理用ガスにおける水素の含有率（％）及び前記所定負圧状態の容器１０内の圧力に依存して変化し得るが、例えば、容器１０内の温度（処理温度）が２６０℃以上４００℃未満といった低温温度範囲でも水銀汚染物の処理が可能となり、これにより、水銀の除去処理に要するエネルギーコストの削減にも寄与することができる。
【００２６】
また、かかる処理の処理時間（処理用ガスの供給開始時から供給停止時までの時間）は、前記容器１０内の加熱温度等に依存して変化し得るが、水銀溶出基準値を満たすべく水銀汚染物からの水銀の除去を完全ならしめる観点から、５分以上６時間以下行うことが好ましい。
【００２７】
本実施の形態において、前記処理用ガスは、容器１０内で発生したガス等揮発物を運搬する役割を果たすキャリアガスとしても機能するので、処理用ガスを供給しながら、水銀ガスを吸引することにより、容器１０に水銀ガスの気流を生じさせることができ、水銀ガスを効率良く吸引することができる。より好ましくは、図２に示すように、処理用ガスの供給口２１ａと水銀ガスの吸引口３１ａとを回転軸１１を挟んで互いに反対側に位置させることができる。これにより、容器１０内に水銀ガスの気流を効率的に発生させることができ、該水銀ガスをより効率的に吸引することができる。尚、処理用ガスは、容器１０内の圧力が前記所定負圧状態に維持されるよう所定流量で供給する。
【００２８】
本実施の形態では、図１に示すように、前記吸気配管３１に水銀ガスを凝縮させるコンデンサ５０を備えることができ、これにより、水銀ガスの飛散を防止し、水銀自体の有効利用を図ることができる。本実施の形態においては、該コンデンサ５０は、前記吸気配管３１に介挿された中空本体部５１と、該中空本体部５１を冷却する為の冷却配管５２と、前記中空本体部内において凝縮された水銀を取り出す為のドレイン配管５３とを備えている。更に、該コンデンサ５０によって凝縮しきれなかった水銀ガスが大気中に放出されることを防止する為に、前記吸引ポンプ３２の後段にフィルター６０を備えることもできる。
【００２９】
尚、本実施形態では、上述した水銀除去装置１を用いたが、本発明の水銀除去方法に用いる装置はこれに限定されず、その他の形態の水銀除去装置を用いることができることは言うまでもない。
【００３０】
以下、実施例等により本発明を更に詳細に説明する。
【実施例１】
【００３１】
本実施例１では、前述した水銀除去装置１（図１参照）を用い、水銀汚染物である１１０Ｗの廃蛍光灯のガラスカレットから水銀の除去処理を行った。また、上記実施の形態において、処理用ガスとして純水素ガス（Ｈ2）を用い、容器１０内の温度（処理温度）を４００℃、容器１０内の圧力を１３３３Ｐａ（１０ｔｏｒｒ）以上２６６６Ｐａ（２０ｔｏｒｒ）以下、処理工程における処理時間を３０分として処理を行った。
【比較例１】
【００３２】
本比較例１では、処理用ガスとして窒素ガス（Ｎ2）を用い、処理温度を５００℃、処理工程における処理時間を２時間とした以外は、前記実施例１と同様にして廃蛍光灯のガラスカレットから水銀の除去処理を行った。
【００３３】
以上の結果を表１にまとめて示す。
【００３４】
【表１】
2005066534.tif 000002
注１）処理前の１１０Ｗの廃蛍光灯のガラスカレットの水銀溶出量：０．２３６ｍｇ／リットル
注２）水銀溶出試験は、ＪＩＳ  Ｋ０１０２に準じた。
【００３５】
以上より、前記実施例では、４００℃で３０分の処理を行ったにもかかわらず、水銀溶出基準値（０．００５ｍｇ／リットル以下）を満たして満足な結果となったが、前記比較例では、５００℃で２時間の処理を行ったにもかかわらず、該基準値を満たさず、不満足な結果となった。
【実施例２】
【００３６】
本実施例２では、前述した水銀除去装置１を用い、水銀汚染物である１１０Ｗの廃蛍光灯のガラスカレットから水銀の除去処理を行った。また、上記実施の形態において、処理用ガスとして純水素ガス（Ｈ2）を用い、容器１０内の温度（処理温度）を２００℃以上６４０℃以下の範囲内の所定温度とし、容器１０内の圧力を３７３２Ｐａ（２８ｔｏｒｒ）、処理工程における処理時間を２時間として処理を行った。
【比較例２】
【００３７】
本比較例２では、処理用ガスとして窒素ガス（Ｎ2）を用い、処理温度を４５０℃以上６８０℃以下の範囲内の所定温度とした以外は、前記実施例２と同様にして廃蛍光灯のガラスカレットから水銀の除去処理を行った。
【００３８】
以上の結果を表２及び図３にまとめて示す。
【００３９】
【表２】
2005066534.tif 000003
注１）処理前の１１０Ｗの廃蛍光灯のガラスカレットの水銀溶出量：０．１０ｍｇ／リットル以上０．２ｍｇ／リットル以下
注２）水銀溶出試験は、ＪＩＳ  Ｋ０１０２に準じた。
【００４０】
表２及び図３より、容器１０内の圧力と処理時間を同条件としている状態で、実施例２では、例えば、３００℃といった低温温度範囲でも水銀溶出基準値（０．００５ｍｇ／リットル以下）を満たして満足な結果となったが、比較例２では、６４０℃といった高温で処理を行った場合においても、該基準値を満たさず、不満足な結果となった。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、本発明に係る水銀除去装置の一実施の形態の模式図である。
【図２】図２は、図１におけるII部拡大断面図である。
【図３】図３は、表２の結果をグラフ化したものである。
【符号の説明】
【００４２】
１…水銀除去装置、１０…容器、１１…回転軸、２０…ガス供給機構、３０…吸引機構、４０…加熱機構、５０…コンデンサ
【図１】
2005066534.tif 000004
【図２】
2005066534.tif 000005
【図３】
2005066534.tif 000006