(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱装置、捕集装置とを備え、
加熱装置内部を外気圧より圧力を低くし、
水銀硫化物に酸化剤と、鉄の硫化物である遷移金属添加剤とを混合して、
水銀沸点よりも低い温度で加熱して水銀硫化物から水銀を蒸発させ、
捕集装置で水銀を捕集する、
水銀硫化物の精錬方法。
【請求項２】
請求項１に記載の水銀硫化物の精錬方法において、
酸化剤は、過炭酸塩や過硫酸塩などの過酸化物を使用することを特徴とする、
水銀硫化物の精錬方法。
【請求項３】
請求項１に記載の水銀硫化物の精錬方法において、
加熱温度は、２００℃〜４００℃にすることを特徴とする、
水銀硫化物の精錬方法。
【請求項４】
加熱装置、温度測定装置、圧力計と捕集装置とを備え、
加熱装置内部を外気圧より圧力を低くし、
２００℃〜４００℃で水銀硫化物と酸化剤と鉄の硫化物である遷移金属添加剤との混合物を加熱し、
水銀硫化物から水銀を蒸発させ、
捕集装置で水銀を捕集する、
水銀硫化物の精錬装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水銀硫化物の精錬に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水銀鉱石などの水銀硫化物（辰砂）を精製する方法として、水銀硫化物を６００℃〜７００℃程度の高温に加熱し、鉱石中に含まれる水銀化合物を分解し、金属水銀として蒸発させ、急激に冷却することにより回収しています。このように処理することにより、水銀硫化物を含む水銀汚染土壌も浄化することができる。
【０００３】
従来の６００℃〜７００℃程度の高温処理では、作業に危険が伴うと共に、処理コストが高くなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、水銀硫化物から水銀を容易に除去することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、加熱装置、捕集装置とを備え、加熱装置内部を外気圧より圧力を低くし、水銀硫化物に酸化剤と鉄の硫化物である遷移金属添加剤とを混合して、水銀沸点よりも低い温度で加熱して水銀硫化物から水銀を蒸発させ、捕集装置で水銀を捕集する、水銀硫化物の精錬方法、又は、前記水銀硫化物の精錬方法において、酸化剤は、過炭酸塩や過硫酸塩などの過酸化物を使用することを特徴とする、水銀硫化物の精錬方法、又は、水銀硫化物の精錬方法において、加熱温度は、２００℃〜４００℃にすることを特徴とする、水銀硫化物の精錬方法、又は、加熱装置、温度測定装置、圧力計と捕集装置とを備え、加熱装置内部を外気圧より圧力を低くし、２００℃〜４００℃で水銀硫化物と酸化剤と鉄の硫化物である遷移金属添加剤との混合物を加熱し、水銀硫化物から水銀を蒸発させ、捕集装置で水銀を捕集する、水銀硫化物の精錬装置にある。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【０００７】
＜イ＞水銀硫化物の精錬
水銀鉱石などの水銀硫化物（辰砂）に遷移金属添加剤と酸化剤との添加剤を攪拌混合し、水銀の沸点よりも低い温度で加熱する。この処理により、水銀硫化物中の水銀を蒸発気化して取り出すことができる。
【０００８】
＜ロ＞遷移金属添加剤
遷移金属添加剤は、二価の鉄などの遷移金属元素を主成分とするものであればよい。例えば、鉄の硫化物で、ＦｅＳ、ＦｅＳ２  などが使用できる。
【０００９】
添加の形態としては、種々の形態があり、例えば、試薬レベルや鉄鉱石などの鉱物は、十分な精錬効率を有する。
【００１０】
＜ハ＞酸化剤
酸化剤は、加熱状態で酸化作用を起こす物質であればよく、水銀の沸点よりも低い温度、例えば、２００℃〜４００℃程度の温度で酸化作用を起こすものが好ましい。酸化剤は、例えば、過炭酸カリウムや過炭酸ナトリウムなど過炭酸塩や過硫酸塩などの過酸化物などが使用できる。
【００１１】
＜ニ＞土壌の加熱
水銀硫化物である水銀鉱石の加熱方法としては、精錬対象となる水銀鉱石場周辺に粉塵防止壁などの設備を設けることにより、作業環境を周辺環境から隔てる。この作業環境の中で、例えば、バックホウやベルトコンベアなどの建設機械を用いて、水銀鉱石を運搬する。運ばれた鉱石は、ロータリーキルンなどの連続焼却炉中へ導入され、水銀の沸点よりも低い温度、例えば、２００℃〜４００℃程度の温度で加熱処理される。この際、加熱処理で生成した水銀蒸気が外部へ漏れないように、例えば、加熱装置及び全体システムを減圧状態に維持する。
【００１２】
＜ホ＞添加剤との混合
遷移金属添加剤や酸化剤の添加剤を水銀鉱石に混合する方法は、水銀鉱石と添加剤とが十分に反応すればよく、例えば、ロータリーキルンを用いる場合、事前に水銀鉱石と添加剤全量を攪拌混合しておき、ロータリーキルン内に投入する。攪拌は、予めロータリーキルン内に設けた攪拌翼によっても行われ、加熱中継続して行い、水銀鉱石と添加剤との反応を十分に進行させる。
【００１３】
【実施例】
以下に、硫化鉄を用いた水銀の加熱除去の実施例を説明する。
【００１４】
＜イ＞精製装置
水銀鉱石の精錬装置は、水銀鉱石から水銀を除去する装置であり、例えば、図１に水銀鉱石の精錬のシステムを示している。試料を試料容器３に入れ、ロータリーキルンなどの加熱装置２で加熱する。試料を温度センサ１で測定し、所定の温度で熱処理する。加熱装置２内を大気圧より若干低い圧力に保ち、空気１２を流す。加熱処理前、又は加熱処理中にも、水銀鉱石と添加剤が反応しやすいように、試料を混合攪拌する。加熱処理前の場合、別個の混合攪拌装置を使用する。加熱処理中の場合、加熱装置内に混合攪拌手段を配置する。
【００１５】
蒸発した水銀は、搬送気体と共に矢印（ガスの流れ１３）の方に流れる。ガス分析用二連管４により搬送してきたガスを分析する。流量計５は、ガスの流量を測定する。圧力計６は、ガスの圧力を測定する。第１水銀捕集装置７は、過マンガン酸カリウムと硫酸溶液からなり水銀蒸気を捕集する。第２水銀捕集装置８は、活性炭を利用して、更に水銀を捕集する。減圧瓶９はシステム内の圧力を弱減圧状態に維持するため、アスピレータ（水流ポンプ）１０を作動させる。作動させる際、一時的に急激な圧力変化による負荷が装置内にかかるため装置が破損する可能性がある。この急激な圧力変化を減圧瓶９をアスピレータの前段に組み込むことによって緩和させることができる。圧力調整用アスピレータ１０は、アスピレータ（水流ポンプ）を作動させることにより装置内の空気を吸引し、圧力を９５ｋＰａ程度の弱減圧状態に設定する。尚、１１は、スライダックスである。
【００１６】
＜ロ＞処理条件
水銀鉱石は模擬水銀鉱石とし、硫化水銀（辰砂）１２ｍｇに石英砂５ｇを添加混合したものである。模擬水銀鉱石の水銀濃度は２０００ｍｇ／ｋｇ（２０００ｐｐｍ）乾土となる。酸化剤は過炭酸ナトリウムを用い、遷移金属添加剤は硫化鉄（ＦｅＳ）を用いた。空気流量は５００〜１０００ｍｌ／ｍｉｎ、加熱温度は３００℃、加熱装置内圧力は９９〜９６ｋＰａとする。加熱時間は、１５分間、３０分間、４５分間、６０分間とする。
【００１７】
＜ハ＞加熱処理方法
模擬水銀鉱石に遷移金属添加剤として硫化鉄（ＦｅＳ）を重量比で２％程度（０．１ｇ）、及び、酸化剤として過炭酸ナトリウムを０．１ｇ混合した。
【００１８】
加熱昇温速度は、３００℃までで５分〜１０分程度に設定した。加熱昇温を行っている間も通風し、装置内減圧を保持した。３００℃に達した後、１５分間、３０分間、４５分間、６０分間加熱を行った。加熱後、通風することにより１５分程度で品温を１００℃以下まで下げ、処理土壌を加熱装置より取り出し、土壌中の水銀含有量を計測した。
【００１９】
＜ニ＞水銀除去の結果
熱処理による水銀除去の結果を図２に示す。図２の白丸のグラフは、遷移金属添加剤と酸化剤を共に添加していない硫化水銀（辰砂）を熱処理した結果を示している。この場合、１２０分間熱処理しても、水銀が蒸発気化した割合は４０％程度であった。
【００２０】
それに対して、硫化水銀（辰砂）に硫化鉄と過炭酸ナトリウムを添加した場合を図２の黒丸のグラフに示す。この場合、１５分間の熱処理で既に気化率が５０％を越え、３０分間で気化率が９０％に達し、６０分間で１００％近くまで気化している。この様に、添加剤を混合し、低い温度で熱処理しても、水銀を容易に、かつ早く取り除くことができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は、次のような効果を得ることができる。
＜イ＞添加剤を混合することにより、水銀の沸点よりも低い温度で短時間、熱処理しても、容易に水銀を除去することができる。
＜ロ＞添加剤は、二次危険性がなく、安全性の向上や処理コストの低減を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】水銀鉱石の精製装置の図
【図２】水銀除去率を示すグラフの図
【図１】
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【図２】
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