(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニア化合物を還元処理する還元炉から排出され、前記アンモニア化合物の還元により生じるアンモニア含有の排ガスおよび排水を含む排出物を処理する装置であって、
前記還元炉に排出管を介して接続され、前記アンモニアを含む排ガスおよび排水が導入される水封容器と、
前記水封容器内に収容された水を循環させ、前記水中のアンモニア濃度を高める循環系と、
前記循環系からオーバーフローした水が収容され、かつ前記収容された水からアンモニアを気化分離する気化分離槽と、
前記アンモニアを気化分離した後の水を処理する排水処理手段と、
前記気化分離槽で分離されたアンモニアを処理する排ガス処理手段と
を具備することを特徴とする還元炉の排出物処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の還元炉の排出物処理装置において、
前記循環系は、前記水封容器からオーバーフローした水を収容する循環水容器と、前記水封容器と前記循環水容器との間で前記水を循環させるポンプと、前記循環水容器から前記気化分離槽に前記アンモニア濃度が高められた水をオーバーフローさせる機構とを有することを特徴とする還元炉の排出物処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の還元炉の排出物処理装置において、
前記気化分離槽は、前記水からアンモニアを選択的に気化分離する加熱機構を有することを特徴とする還元炉の排出物処理装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の還元炉の排出物処理装置において、
前記排ガス処理手段は、前記気化分離槽で分離されたアンモニアを燃焼処理する排ガス処理装置を有することを特徴とする還元炉の排出物処理装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の還元炉の排出物処理装置において、
前記排水処理手段は、前記アンモニアを気化分離した後の水を中和処理する排水処理装置を有することを特徴とする還元炉の排出物処理装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の還元炉の排出物処理装置において、
前記還元炉は前記アンモニア化合物の還元処理により金属を精製するものであることを特徴とする還元炉の排出物処理装置。
【請求項７】
請求項６記載の還元炉の排出物処理装置において、
前記金属はタングステンまたはモリブデンであることを特徴とする還元炉の排出物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンモニア化合物の還元炉から排出されるアンモニア含有の排ガスおよび排水を含む排出物を処理する排出物処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タングステンやモリブデンなどの金属の精錬工程においては、各原料鉱石から金属分を抽出、精製する際に、大量のアンモニア水を使用してアンモニアを含む金属化合物（アンモニア化合物：中間生成物）を生成し、これを水素ガス雰囲気中で還元熱処理することが行われている。そして、このアンモニア化合物の還元処理によって、タングステンやモリブデンなどの金属分を抽出、精製している。
【０００３】
上述した還元処理工程では、アンモニア化合物の還元に伴って多量のアンモニアが生じる。この還元に伴って生じたアンモニア（ＮＨ3）は、排ガス中に含まれると共に、還元処理時に生じた水（排水）中にも含まれることになる。このように、アンモニア化合物の還元炉からは、アンモニア態窒素を含む排ガスや排水が多量に排出させる。
【０００４】
このようなアンモニア態窒素を含む排ガスや排水は、そのまま大気放出もしくは放流することができないため、排ガス処理装置や排水処理装置を用いて処理した後に放出もしくは放流している。図２は従来の還元炉から排出されるアンモニア含有の排ガスおよび排水を含む排出物の処理装置の一構成例を示している。
【０００５】
図２において、１は炉内が水素雰囲気とされた還元炉であり、この還元炉１内でアンモニア化合物２の還元処理を実施することによって、精製された金属粉末３を得ている。ここで、排ガス中には還元用の水素が含まれるため、炉内圧力を一定に保つと共に、万が一の爆発時の逃げを目的として、還元炉１には水封タンク４が設けられている。
【０００６】
水封タンク４内には、常時アンモニアと水素を含むガス（排ガス）、並びにアンモニアを含む水（排水）が導入される。アンモニアは水に溶解されるが、アンモニア濃度が徐々に高くなることでガス化したアンモニア、並びに水素は排ガス処理装置５に送られ、水で洗浄処理された後に大気中に放出される。一方、水封タンク４からオーバーフローした排水（アンモニアを含む水）は排水処理装置６に送られ、硫酸などを用いて中和処理された後に放流される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、各種産業の生産活動などから排出される排ガスや排水は、環境基本法、大気汚染防止法、水質汚濁防止法などの法律、さらには各地方自治体条令などにより排出基準が厳しく定められている。近年の傾向としては、窒素などの富栄養化の原因となる物質の排出基準が厳しくなっており、アンモニア態窒素を含む排水についても例外ではない。
【０００８】
このようなことから、アンモニア態窒素を含む排ガスや排水の無害化処理（窒素の除去処理）を実施することが求められている。これらのうち、アンモニアを含む排ガスについては、例えば触媒式接触酸化によるアンモニア処理法などを適用することで、比較的安価にかつ有効に処理することができる。一方、アンモニアを含む排水の処理方法としては、生物学的脱窒法や硫酸吸収法などが知られている。
【０００９】
しかしながら、生物学的脱窒法はアンモニアを高濃度に含む排水には不向きであり、また処理設備の設置に広大なスペースを必要とするなどの難点を有している。また、硫酸吸収法は古くから適用されている方法であるが、大量の硫酸を使用する必要があると共に、生成された硫安の処理に難点を有している。
【００１０】
本発明はこのような課題に対処するためになされたもので、アンモニア化合物の還元炉から排出されるアンモニア含有の排ガスや排水、特にアンモニア含有の排水を、安価にかつ有効に無害化処理（窒素の除去処理）することを可能にした還元炉の排出物処理装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の還元炉の排出物処理装置は、請求項１に記載したように、アンモニア化合物を還元処理する還元炉から排出され、前記アンモニア化合物の還元により生じるアンモニア含有の排ガスおよび排水を含む排出物を処理する装置であって、前記還元炉に排出管を介して接続され、前記アンモニアを含む排ガスおよび排水が導入される水封容器と、前記水封容器内に収容された水を循環させ、前記水中のアンモニア濃度を高める循環系と、前記循環系からオーバーフローした水が収容され、かつ前記収容された水からアンモニアを気化分離する気化分離槽と、前記アンモニアを気化分離した後の水を処理する排水処理手段と、前記気化分離槽で分離されたアンモニアを処理する排ガス処理手段とを具備することを特徴としている。
【００１２】
本発明の還元炉の排出物処理装置において、循環系は例えば請求項２に記載したように、水封容器からオーバーフローした水を収容する循環水容器と、水封容器と循環水容器との間で水を循環させるポンプと、循環水容器から気化分離槽にアンモニア濃度が高められた水をオーバーフローさせる機構とを有している。
【００１３】
また、本発明の還元炉の排出物処理装置において、気化分離槽は請求項３に記載したように、処理水からアンモニアを選択的に気化分離する加熱機構を有することが好ましい。排ガス処理手段は請求項４に記載したように、アンモニアを燃焼処理する排ガス処理装置を有することが好ましい。
【００１４】
本発明の還元炉の排出物処理装置においては、アンモニアを含む排ガスと接触すると共に、同様な排水が導入されてアンモニア濃度が徐々に上昇する水封容器内の水を、さらに循環させることで水中のアンモニア濃度を高めた上で、そのような水中から気化分離槽でアンモニアを気化分離している。このような工程を経ることで水封容器内の水からアンモニアを有効に気化分離することができる。
【００１５】
さらに、水中から気化分離した気体状のアンモニアは、前述したような排ガス処理装置（例えばアンモニアの触媒燃焼装置）によって、比較的安価にかつ有効に処理することができる。従って、アンモニア化合物の還元炉から排出されるアンモニア含有の排ガスや排水を含む排出物を、安価にかつ有効に無害化処理（窒素の除去処理）することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
【００１７】
図１は本発明による還元炉の排出物処理装置の一実施形態の構成を模式的に示す図である。同図において、１１はアンモニア化合物を還元処理して金属を精製する還元炉である。この還元炉１１で処理されるアンモニア化合物は、特に限定されるものではないが、例えばパラタングステン酸アンモニアのようなタングステンのアンモニア化合物やダイモリブデン酸アンモニウムのようなモリブデンのアンモニア化合物など、精製目的の金属を含むアンモニア化合物が挙げられる。
【００１８】
還元炉１１には、入口１１ａ側から精製原料であるアンモニア化合物１２が投入される。還元炉１１内には、水素供給系１３から還元目的の水素ガスが供給される。そして、アンモニア化合物１２を水素雰囲気下で熱処理して還元することによって、目的とする金属粉末１４が得られる。還元処理により得られた金属粉末１４は、出口１１ｂから取り出される。
【００１９】
上述したアンモニア化合物１２の還元処理（熱処理）によって、アンモニアガスやアンモニア水が生じる。これらは排ガス並びに排水として処理する必要がある。さらに、排ガス中には還元目的で供給された水素も含まれている。そこで、還元炉１１には炉内圧力を一定に保つと共に、万が一の爆発時の逃げを目的として水封タンク１５が併設されており、この水封タンク１５によって還元炉１１内の雰囲気は封止されている。
【００２０】
還元炉１１と水封タンク１５とは排出管１６を介して接続されており、アンモニア化合物１２の還元により生じたアンモニア含有の排ガスおよび排水を含む排出物は水封タンク１５に導入される。排出管１６は、排出物中のアンモニア含有の排ガスと水１７とが接触するように、水封タンク１５内の水１７中に挿入されている。排出物中のアンモニア含有の排水は、水封タンク１５内の水１７中に直接混合される。なお、水封タンク１５には図示を省略した補給水バルブが設けられている。
【００２１】
このように、排出物中のアンモニアは水１７に溶解され、水１７中のアンモニア濃度は徐々に高くなる。また、アンモニア含有の排水が導入されることで、水封タンク１５内の水量は徐々に増加する。この増加分の水１７はオーバーフロー機構１８から循環水タンク１９に送られる。水封タンク１５内の水面高さは、オーバーフロー機構１８により常に一定に保たれている。
【００２２】
循環水タンク１９は循環用ポンプ２０を有しており、この循環用ポンプ２０と循環用配管２１とを介して、循環水タンク１９内の水１７′は水封タンク１５内に返送される。すなわち、水封タンク１５、オーバーフロー機構１８、循環水タンク１９、循環用ポンプ２０および循環用配管２１は、水封タンク１５および循環水タンク１９内の水１７、１７′の循環系を形成している。
【００２３】
上記した循環系によって、水封タンク１５および循環水タンク１９内の水１７、１７′を循環させることで、水１７、１７′内のアンモニア濃度は高くなっていく。これは次工程のアンモニアの気化分離を効率よく実施する上で重要である。なお、循環水タンク１９は二重構造になっており、外側には冷却用の水、もしくは加熱用の温水を流すことが可能とされている。このようにして、アンモニア濃度が高められた水は、循環水タンク１９に付設されたオーバーフロー機構２２から、処理水２３として気化分離槽２４に送られる。
【００２４】
気化分離槽２４は、処理水２３からアンモニアを選択的に気化分離する加熱機構を有している。具体的には、気化分離槽２４内に収容された処理水２３内に加熱用ヒータ２５が投入されている。そして、この加熱用ヒータ２５を用いて、処理水２３はアンモニアの気化温度以上で水の沸点以下、具体的には80℃程度の温度に加熱される。処理水２３の加熱によって、処理水２３中に溶解しているアンモニアは選択的に気化されて処理水２３から分離される。
【００２５】
このように、循環系で処理水２３中のアンモニア濃度を高めた後に、処理水２３からのアンモニアの気化分離を実施することによって、アンモニアを効率よくガス化分離することができる。そして、気化分離槽２４での分離処理によって、処理水２３中のアンモニア濃度は放流基準値以下とされる。気化分離槽２４でアンモニアを気化分離した後の処理水２３′は排水処理装置２６に送られ、ここで中和処理された後に河川や海などに放流される。
【００２６】
ここで、気化分離槽２４から排水処理装置２６への処理水２３′の送水は、気化分離槽２４内において、液体の温度差による比重差（気化分離前の処理水２３とアンモニア濃度差）を利用して、アンモニア濃度が放流基準以下の処理水２３′のみをオーバーフローさせて排水処理装置２６に送るようにしている。
【００２７】
気化分離槽２４で分離されたアンモニアガスは、排気管２７Ａを介して排ガス処理装置２８に送られる。排ガス処理装置２８としては、例えば触媒燃焼方式の排ガス処理装置が用いられる。これは触媒式接触酸化によるアンモニア処理法を適用したものである。触媒燃焼方式の排ガス処理装置２８において、アンモニアガスは酸化分解されて水と窒素となって大気中に放出される。このような触媒燃焼方式の排ガス処理装置２８によれば、気化されたアンモニアを効率よくかつ安価に処理することができる。
【００２８】
排ガス処理装置２８は気化分離槽２４のみならず、水封タンク１７および循環水タンク１９に排気管２７Ｂを介して接続されている。さらに、排ガス処理装置２８は、還元炉１１の入口１１ａ側に設けられた排気フード２９Ａ、水封タンク１７のオーバーフロー機構１８に設けられた排気フード２９Ｂ、循環水タンク１９のオーバーフロー機構２２に設けられた排気フード２９Ｃに、それぞれ排気管２７Ｃ、２７Ｄを介して接続されている。
【００２９】
水封タンク１７および循環水タンク１９内で気化したアンモニアガスは、気化分離槽２４で分離されたアンモニアと同様に、排ガス処理装置２８に送られて無害化処理される。また、各排気フード２９で回収された排ガスについても同様である。なお、排ガス処理装置２８に送られる排ガス中には水素も含まれているが、この水素もアンモニアと同時に排ガス処理装置２８で処理される。
【００３０】
上述した実施形態の還元炉の排出物処理装置においては、アンモニアを含む排ガスと接触すると共に、同様な排水が導入されてアンモニア濃度が徐々に上昇する水封タンク１５内の水１７を、さらに水封タンク１５、オーバーフロー機構１８、循環水タンク１９、循環用ポンプ２０および循環用配管２１により構成された循環系を用いて循環させることによって、水中のアンモニア濃度を高めている。このようなアンモニア濃度を高めた処理水２３に対してアンモニアの気化分離を実施しているため、水中のアンモニアを効率よくガス化分離することができる。
【００３１】
そして、水中から気化分離したアンモニアは、触媒燃焼方式の排ガス処理装置２８などを用いることによって、比較的安価にかつ有効に無害化処理することができる。このように、排水中のアンモニアを従来の排水処理方法ではなく、気化分離した後に排ガス処理装置を用いて無害化処理することによって、アンモニアを高濃度に含む排水を、コンパクトな処理設備で効率よくかつ有効に処理することができ、また副生成物を生じるようなこともない。
【００３２】
すなわち、上述した実施形態の還元炉の排出物処理装置によれば、アンモニア化合物の還元炉から排出されるアンモニア含有の排ガスや排水を、安価にかつ有効に無害化処理（窒素の除去処理）することが可能となる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の還元炉の排出物処理装置によれば、アンモニア化合物の還元炉から排出されるアンモニア含有の排ガスや排水を含む排出物を、安価にかつ有効に無害化処理（窒素の除去処理）することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による還元炉の排出物処理装置の一実施形態の構成を模式的に示す図である。
【図２】  従来の還元炉の排出物処理装置の一構成例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１１……還元炉
１５……水封タンク
１７、１７′……アンモニア含有の水
１９……循環水タンク
２４……気化分離槽
２６……排水処理装置
２８……排ガス処理装置
【図１】
0004476437.tif 000002
【図２】
0004476437.tif 000003