(57)【要約】【課題】  鉛の抽出と分別との両方において、アルコール及び酸を使わず、ガラスの溶融温度以下の低温で処理可能な、鉛ガラスからの鉛の分別方法及び装置を提供する。【解決手段】  鉛ガラス粉に、炭素を含む還元剤を、鉛ガラス粉が１００ｇに対して３０ｇ以上の割合で添加して混合して混合物４とするとともに、混合物を３００℃以上でかつガラスの溶融温度未満の第一の温度で加熱することで、混合物中の鉛ガラス粉中の鉛を鉛ガラス粉の粒子の表面に抽出し、その後、鉛ガラス粉の粒子の表面に鉛が抽出された鉛ガラス粉を、鉛の溶融温度以上でかつガラスの溶融温度未満の第二の温度で、鉛と親和性の高い鉛吸着物質７ａに接触させて、鉛ガラス粉の鉛を鉛吸着物質に吸着させることで、鉛ガラス粉から鉛を分別する。【選択図】図１
2016130335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛ガラス粉に、炭素を含む還元剤を、前記鉛ガラス粉が１００ｇに対して３０ｇ以上の割合で添加して混合して混合物とするとともに、前記混合物を３００℃以上でかつガラスの溶融温度未満の第一の温度で加熱することで、前記混合物中の前記鉛ガラス粉中の鉛を前記鉛ガラス粉の粒子の表面に抽出し、
その後、前記鉛ガラス粉の前記粒子の前記表面に前記鉛が抽出された前記鉛ガラス粉を、前記鉛の溶融温度以上でかつガラスの溶融温度未満の第二の温度で、前記鉛と親和性の高い鉛吸着物質に接触させて、前記鉛ガラス粉の前記鉛を前記鉛吸着物質に吸着させることで、前記鉛ガラス粉から前記鉛を分別する、鉛ガラスからの鉛の分別方法。
【請求項２】
前記鉛吸着物質は、溶融鉛との接触角が０度を越えて１４０度以下となる材料である、請求項１に記載の鉛ガラスからの鉛の分別方法。
【請求項３】
前記炭素を含む還元剤の粒子の平均粒子径は、前記鉛ガラス粉の粒子の平均粒子径の０％を越えて４０％以下である、請求項１又は２に記載の鉛ガラスからの鉛の分別方法。
【請求項４】
前記鉛ガラス粉の前記粒子の平均粒子径は、０μｍを越えて３００μｍ以下とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の鉛ガラスからの鉛の分別方法。
【請求項５】
前記鉛ガラス粉と前記還元剤の混合比は、前記鉛ガラス粉が１００ｇに対して前記還元剤は３０ｇ以上でかつ７０ｇ以下の割合とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の鉛ガラスからの鉛の分別方法。
【請求項６】
前記鉛を前記鉛吸着物質に吸着させる工程の前に、前記粒子の前記表面に前記鉛が抽出された前記鉛ガラス粉を、前記鉛の融点以上でかつガラスの軟化点未満の第三の温度で撹拌することで、前記鉛を肥大化させる、請求項１〜５のいずれか１つに記載の鉛ガラスからの鉛の分別方法。
【請求項７】
前記第三の温度で撹拌する工程において、鉛を加える、請求項６に記載の鉛ガラスからの鉛の分別方法。
【請求項８】
前記鉛吸着物質に、前記粒子の前記表面に前記鉛が抽出された前記鉛ガラス粉を接触させ、前記鉛吸着物質の上を前記鉛ガラス粉の少なくとも全周以上移動させ、前記鉛ガラス粉の前記粒子の前記表面の前記鉛を前記鉛吸着物質に吸着させる、請求項１〜７のいずれか１つに記載の鉛ガラスからの鉛の分別方法。
【請求項９】
前記粒子の前記表面に前記鉛が抽出された前記鉛ガラス粉に、前記鉛吸着物質を加えてから前記鉛の融点以上でかつ前記ガラスの溶融温度未満の温度で撹拌することで、前記鉛を前記鉛吸着物質に吸着させる、請求項１〜７のいずれか１つに記載の鉛ガラスからの鉛の分別方法。
【請求項１０】
鉛ガラス粉に、炭素を含む還元剤を、前記鉛ガラス粉が１００ｇに対して３０ｇ以上の割合で添加して混合して混合物とする撹拌装置と、
前記混合物を３００℃以上でかつガラスの溶融温度未満の第一の温度で加熱することで、前記混合物中の前記鉛ガラス粉中の鉛を前記鉛ガラス粉の粒子の表面に抽出する加熱装置と、
前記鉛ガラス粉の前記粒子の前記表面に前記鉛が抽出された鉛ガラス粉を、前記鉛の溶融温度以上でかつガラスの溶融温度未満の第二の温度で、前記鉛と親和性の高い鉛吸着物質に接触させて、前記鉛ガラス粉の前記鉛を前記鉛吸着物質に吸着させることで、前記鉛ガラス粉から前記鉛を分別する吸着装置とを備える、鉛ガラスからの鉛の分別装置。
【請求項１１】
前記吸着装置は、
加熱部を有するチャンバーと、
鉛ガラス粉末を前記チャンバー内に供給する供給装置と、
前記ガラス粉末を前記チャンバー内から回収する回収装置とを備え、
前記鉛吸着物質は、前記チャンバー内において、溶融した金属鉛との接触角が０度を超えて１４０度以下になる傾斜板として備えられ、前記チャンバー内に供給された前記ガラス粉末の粒子が前記傾斜板上を移動して前記回収装置に回収されるように３０〜７０度に傾斜して配置されている、請求項１０に記載の鉛ガラスからの鉛の分別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラウン管テレビ等に用いられる鉛含有ガラス（鉛ガラス）から、鉛を分離して回収する、鉛ガラスからの鉛の分別方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラウン管に用いられる鉛ガラス中には、２０重量％程度の酸化鉛が含まれている。これまで、使用済みのブラウン管テレビは解体され、鉛ガラス部分は再溶融されブラウン管ガラスに水平リサイクルされてきた。しかし、近年、ブラウン管テレビから液晶テレビなどの薄型テレビへの置き換えに伴い、ブラウン管テレビの需要が減少している。
【０００３】
鉛溶出と環境汚染の懸念から、通常の埋め立て処理も難しいため、鉛ガラスをリサイクルし、再資源化する事が重要である。
【０００４】
しかしながら、鉛はＲｏＨＳ法では規制物質であり、製品中の鉛含有量を１０００ｐｐｍ以下にする必要がある。よって、鉛ガラスをリサイクルするためには、鉛を抽出し、分離し、鉛ガラス中の鉛含有量を低減する必要がある。
【０００５】
この鉛ガラスの鉛の抽出と分別方法とに関しては、特許文献１及び特許文献２で提案されている。
【０００６】
特許文献１には、比重差を利用して鉛ガラスから鉛を抽出する方法が記載されている。これは、鉛ガラスと還元材とを混合し、１０００℃〜１７００℃に加熱する事で、ガラス中の酸化鉛が還元し、還元された金属鉛が比重により沈殿し、溶融ガラスから分離される。この処理は、ガラス溶融などで主に用いられる、ジュール式加熱の電気炉が用いられる。
【０００７】
特許文献２には、鉛ガラス廃棄物を高温高圧のアルコールで処理することにより、鉛ガラス内部の鉛成分を還元して表面に濃縮し、分離回収する手法が提案されている。
【０００８】
これらの方法により、鉛ガラスから鉛を選択的に抽出する事ができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２−９２４０６号公報
【特許文献２】特許第３６６３４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、１０００℃を越える高温が必要になるために、多くの消費エネルギーが必要である。
【００１１】
特許文献２に記載の発明では、プロセスに用いるアルコール及び酸などの溶剤が必要となる。
【００１２】
本発明の目的は、前記従来の課題を解決するもので、鉛の抽出と分別との両方において、アルコール及び酸を使わず、ガラスの溶融温度以下の低温で処理可能な、鉛ガラスからの鉛の分別方法及び装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するために、本発明の一態様にかかる鉛ガラスからの鉛の分別方法は、鉛ガラス粉に、炭素を含む還元剤を、前記鉛ガラス粉が１００ｇに対して３０ｇ以上の割合で添加して混合して混合物とするとともに、前記混合物を３００℃以上でかつガラスの溶融温度未満の第一の温度で加熱することで、前記混合物中の前記鉛ガラス粉中の鉛を前記鉛ガラス粉の粒子の表面に抽出し、
その後、前記鉛ガラス粉の前記粒子の前記表面に前記鉛が抽出された前記鉛ガラス粉を、前記鉛の溶融温度以上でかつガラスの溶融温度未満の第二の温度で、前記鉛と親和性の高い鉛吸着物質に接触させて、前記鉛ガラス粉の前記鉛を前記鉛吸着物質に吸着させることで、前記鉛ガラス粉から前記鉛を分別する。
【００１４】
前記課題を解決するために、本発明の別の態様にかかる鉛ガラスからの鉛の分別装置は、鉛ガラス粉に、炭素を含む還元剤を、前記鉛ガラス粉が１００ｇに対して３０ｇ以上の割合で添加して混合して混合物とする撹拌装置と、
前記混合物を３００℃以上でかつガラスの溶融温度未満の第一の温度で加熱することで、前記混合物中の前記鉛ガラス粉中の鉛を前記鉛ガラス粉の粒子の表面に抽出する加熱装置と、
前記鉛ガラス粉の前記粒子の前記表面に前記鉛が抽出された前記鉛ガラス粉を、前記鉛の溶融温度以上でかつガラスの溶融温度未満の第二の温度で、前記鉛と親和性の高い鉛吸着物質に接触させて、前記鉛ガラス粉の前記鉛を前記鉛吸着物質に吸着させることで、前記鉛ガラス粉から前記鉛を分別する吸着装置とを備える。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明の前記態様により、廃ブラウン管ガラスなどの鉛含有ガラスから、ガラスの溶融温度以下の低温で、なおかつアルコール及び酸などを使う事なく、鉛をガラスから抽出して分別する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態にかかる鉛ガラスからの鉛の分別方法において、鉛ガラス粉から金属鉛を抽出し、回収する工程図。
【図２】第１実施形態にかかる鉛ガラスからの鉛の分別方法において、鉛ガラス粉から金属鉛を鉛ガラス粉の粒子表面に抽出する加熱ステップで用いる加熱装置の概略図。
【図３】第１実施形態にかかる鉛ガラスからの鉛の分別方法において、鉛抽出ガラスから鉛を吸着させる吸着ステップで用いる吸着装置の概略図。
【図４】第２実施形態にかかる鉛ガラスからの鉛の分別方法において、鉛ガラスから鉛を抽出したのち、抽出鉛を肥大化させてから回収する工程図。
【図５】鉛が抽出されたガラスを撹拌する工程で用いる加熱撹拌装置を示す図。
【図６】鉛ガラス粉から金属鉛を鉛ガラス粉の粒子表面に抽出する加熱ステップで用いる加熱装置の概略図。
【図７】鉛抽出ガラスから鉛を吸着させる吸着ステップ用いる吸着装置の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態にかかる鉛ガラスからの鉛の分別方法において、鉛ガラス粉から金属鉛を抽出し、回収する工程を表す図である。
【００１９】
この分別方法は、少なくとも、混合撹拌ステップＳ００１と、加熱ステップＳ００２と、吸着ステップＳ００３とを備えている。
【００２０】
まず、混合撹拌ステップＳ００１は、鉛ガラス粉と還元剤とを混合し、鉛ガラス粉と還元剤とが凝集したガラス集合体を混合撹拌する。撹拌鉛ガラス粉の粒子の平均粒子径は、一例として、０μｍを越えて３００μｍ以下とする。
【００２１】
次いで、加熱ステップＳ００２は、混合撹拌した鉛ガラス粉と還元剤とを３００℃以上の、ガラスの溶融温度未満の第一の温度の範囲内で加熱し、鉛ガラス粉から金属鉛を表面に抽出させて、鉛ガラス粉を鉛抽出ガラスとする。
【００２２】
この加熱ステップＳ００２を経た後、吸着ステップＳ００３は、前記鉛抽出ガラスと還元剤との混合物を、鉛の溶融温度以上の、ガラスの溶融温度未満の第二の温度の範囲内で鉛吸着物質に接触させて、鉛抽出ガラス表面の金属鉛を鉛吸着物質に吸着し、鉛抽出ガラスを金属鉛とガラス粉とに分離させる。
【００２３】
以下、それぞれのステップについて詳細に説明する。
【００２４】
（混合撹拌ステップＳ００１）
まず、混合撹拌ステップＳ００１では、鉛ガラス粉と還元剤とを混合して混合物とする。この混合物は、鉛ガラス粉と還元剤とが凝集したガラス集合体である。このガラス集合体を混合撹拌する。
【００２５】
還元剤の例としては、炭素を含む還元剤である。還元剤は、ガラス中の酸化鉛と化学反応して、酸化鉛中の酸素原子を取り除く機能を有し、具体的な例としては、おが屑などのバイオマス、塩化ビニール、ポリプロピレン(ＰＰ)、ポリエチレン(ＰＥ)、ポリスチレン(ＰＳ)、ＡＢＳ樹脂などのプラスチック等を使用することができる。
【００２６】
前記ガラス集合体を構成するガラス粒子の粒子径は小さい程、処理時間が短くなるため、消費エネルギーが少なくなり、好ましい。逆に、ガラス集合体の粒子の粒子径が５００μｍを超えると、次の加熱ステップＳ００２での鉛の抽出に必要なエネルギーが大きくなる。
【００２７】
また、還元剤を構成する粒子の平均粒子径は、鉛ガラス粉の粒子の平均粒子径の０％を越えて４０％以下が好ましい。還元剤の粒子の平均粒子径が鉛ガラス粉の粒子の平均粒子径の４０％を超えると、還元剤が鉛ガラス粉の粒子の表面を覆うことができず、鉛ガラス粉の粒子同士が凝集肥大化し、次の加熱ステップＳ００２での鉛の抽出に必要なエネルギーが大きくなる。
【００２８】
また、還元剤と鉛ガラス粉との混合比は、鉛ガラス粉が１００ｇに対して還元剤を３０ｇ以上の割合とすることが好ましい。鉛ガラス１００ｇに対する還元剤の割合が３０ｇを下回ると、還元剤が鉛ガラスの粒子の表面を十分に覆うことができず、鉛ガラスの粒子同士が凝集肥大化し、次の加熱ステップＳ００２での鉛の抽出に必要なエネルギーが大きくなる。
【００２９】
また、還元剤の量は、鉛ガラス粉１００ｇに対して還元剤を添加して混合する割合が７０ｇを超えると、鉛ガラスの粒子同士が凝集肥大化するのを抑制する効果に差はなく、７０ｇを超えると、後の吸着ステップＳ００３において鉛吸着物質に金属鉛が吸着するのを阻害する要因となる。
【００３０】
従って、鉛ガラス粉と前記還元剤との混合比は、前記鉛ガラス粉が１００ｇに対して前記還元剤は３０ｇ以上でかつ７０ｇ以下の割合とする。
【００３１】
（加熱ステップＳ００２）
次の加熱ステップＳ００２は、混合撹拌した鉛ガラス粉と還元剤とを、３００℃以上の、ガラスの溶融温度未満の第一の温度の範囲内で加熱する。その加熱により、鉛ガラス粉の各粒子から金属鉛を粒子表面に抽出させて、鉛ガラス粉を鉛抽出ガラスとする。
【００３２】
また、加熱ステップＳ００２において、加熱温度（第一の温度）をガラスの溶融温度未満の温度にすることで、鉛ガラス粉を溶融させることなく、鉛ガラス粉の各粒子から鉛を抽出でき、消費エネルギーを少なくすることができる。しかし、加熱温度が３００℃未満であれば、鉛ガラス粉中の酸化鉛を還元して金属鉛を抽出することができず、ガラスから鉛を分離することができない。
【００３３】
従って、加熱温度（第一の温度）は、３００℃以上でかつガラスの溶融温度未満の温度とする。
【００３４】
なお、混合撹拌ステップＳ００１と加熱ステップＳ００２とは、同時に実施しても良い。この２つのステップＳ００１とＳ００２とを同時に実施することで、加熱の際に、前記鉛ガラス粉と還元剤との混合物を均温化できるため、金属鉛を一様に生成することができる。また、加熱に伴い発生する不活性ガス又は還元ガスが混合物中に拡散するため、金属鉛が生成する速度を向上させ、消費エネルギーを減らすことができる。
【００３５】
(吸着ステップＳ００３)
吸着ステップＳ００３では、鉛抽出ガラスと還元剤との混合物を、鉛の溶融温度以上でかつガラスの溶融温度未満の第二の温度の範囲内で鉛吸着物質に接触させる。この接触により、鉛抽出ガラスの粒子の表面の金属鉛を、鉛吸着物質に吸着させて、鉛抽出ガラスを金属鉛とガラス粉とに分離させる。
【００３６】
吸着ステップＳ００３において使用する鉛吸着物質は、溶融鉛との接触角が０°を越えて１４０°以下の、鉛と親和性の高い物質である。ここで、鉛吸着物質が、溶融鉛との接触角が１４０°を超える物質の場合、金属鉛がガラス粉及び還元剤に吸着し、金属鉛を分離することができない。
【００３７】
また、吸着ステップＳ００３において、温度が鉛の溶融温度未満であれば、金属鉛が固体になり、鉛吸着物質に吸着されず、金属鉛を分離することができない。
【００３８】
また、吸着ステップＳ００３において、温度がガラスの溶融温度以上であれば、金属鉛が溶融したガラス粉の内部に取り込まれるうえ、金属鉛を取り込んだガラス粉と鉛吸着物質とが融着するため、金属鉛を分離することができない。
【００３９】
従って、吸着ステップＳ００３での第二の温度は、鉛の溶融温度以上でかつガラスの溶融温度未満の温度とする。
【００４０】
また、吸着ステップＳ００３において、前記鉛抽出ガラスと還元剤との混合物を、鉛吸着物質上で接触させて、前記鉛抽出ガラスの少なくとも全周以上を動かすほうが好ましい。前記鉛抽出ガラスと還元剤との混合物を鉛吸着物質上で前記鉛抽出ガラスの少なくとも全周以上動かすことで、鉛抽出ガラスの表面の全面の金属鉛と鉛吸着物質とを接触させることができ、金属鉛の分離量を増加させることができる。
【００４１】
図１にかかる、鉛ガラスからの鉛の分別方法を実施する、鉛ガラスからの鉛の分別装置は、撹拌装置３０と、撹拌装置３０を有する加熱装置１と、供給装置と回収装置とを有する吸着装置３１とを備えて構成している。
【００４２】
図２は、鉛ガラス粉と還元剤とを混合して混合物とする混合撹拌ステップＳ００１と、鉛ガラス粉から金属鉛を鉛ガラス粉の表面に抽出する加熱ステップＳ００２とで用いる加熱装置１の概略図を示す。加熱装置１は、加熱チャンバー１ａと、ヒーター２ａと、撹拌羽３とを有する撹拌装置３０とを備えて構成している。
【００４３】
加熱装置１は、ヒーター２ａを加熱チャンバー１ａに備えている。ヒーター２ａは、加熱チャンバー１ａの内部を加熱する。加熱チャンバー１ａの内部には、内容物を混合撹拌できる撹拌装置３０の撹拌羽３が１個又は複数個設けられている。加熱チャンバー１ａ内に、鉛ガラス粉と還元剤との混合物４を投入し、ヒーター２ａで３００℃以上でかつガラスの溶融温度未満の第一の温度の範囲内になるように加熱チャンバー１ａ内の混合物４を加熱しながら、撹拌装置３０を駆動して撹拌羽３で混合物４を混合撹拌する。この過程で、混合物４の鉛ガラス粉中の酸化鉛が還元され、鉛ガラス粉の粒子の表面に金属鉛が抽出されて、鉛抽出ガラスとなる。
【００４４】
図３は、粒子の表面に金属鉛が抽出された鉛抽出ガラスから、金属鉛を吸着させる吸着ステップＳ００３で用いる吸着装置３１の概略図を示す。吸着装置３１は、吸着処理室である加熱チャンバー１ｂと、鉛抽出ガラス９を保持する供給装置の一例としての供給ホッパー５と、ガラス粉の粒子を回収する回収装置の一例としての回収バッチ６とで構成されている。吸着装置３１では、加熱チャンバー１ｂ内には加熱部の一例としてのヒーター２ｂと鉛吸着物質７ａを有し、加熱チャンバー１ｂの上部には材料供給口８が設けられ、下部には材料流出口１０が設けられている。材料供給口８の上方には、供給ホッパー５の供給口５ａが配置されて、供給ホッパー５の供給口５ａから材料供給口８に、鉛抽出ガラス９が供給される。材料流出口１０の下方には、回収バッチ６が配置されている。
【００４５】
鉛吸着物質７ａは、鉛との接触角が０度を越えて１４０度以下になる物質で形成され、一例として、傾斜板として構成されている。材料供給口８から供給された鉛抽出ガラス９がその傾斜板７ａ上を転がり、材料流出口１０へと落下するよう、材料供給口８から材料流出口１０に向けて傾斜を持たせて、鉛吸着物質の傾斜板７ａが配置されている。鉛吸着物質７ａの材料の例としては、ステンレス鋼、又は、鉄等が挙げられる。
【００４６】
また、鉛吸着物質の傾斜板７ａは、鉛吸着物質の傾斜板７ａを振動させることができる振動機構１１を裏面に有する。
【００４７】
加熱チャンバー１ｂ内の雰囲気温度は、ヒーター２ｂによって、鉛の融点である３２８℃以上でかつガラスの溶融温度未満の第二の温度の範囲内に保持されている。
【００４８】
鉛抽出ガラス９の粒子は、供給ホッパー５に供給されると、材料供給口８を通って鉛吸着物質の傾斜板７ａの上に落下する。鉛吸着物質の傾斜板７ａ上に落下した鉛抽出ガラス９の粒子は、鉛吸着物質の傾斜板７ａ上を下方に移動し、その際に鉛抽出ガラス９の各粒子の表面の金属鉛が鉛吸着物質の傾斜板７ａに吸着され、鉛抽出ガラス９の各粒子はガラス粉の粒子になって、材料流出口１０を通り、回収バッチ６に回収される。
【００４９】
なお、前記鉛吸着物質の傾斜板７ａの傾斜角は、３０度以上７０度以下に設定されている。鉛吸着物質の傾斜板７ａの傾斜角が３０度を下回ると、鉛抽出ガラスは鉛吸着物質の傾斜板７ａ上を転がらずに静止してしまい、ガラス粉の粒子の表面の金属鉛が鉛吸着物質の傾斜板７ａへ十分に吸着されない。
【００５０】
また、鉛吸着物質の傾斜板７ａの傾斜角が７０度を超えると鉛抽出ガラスは鉛吸着物質の傾斜板７ａ上をすべり落ちてしまい、鉛ガラス粉の粒子の表面の金属鉛が鉛吸着物質の傾斜板７ａへ十分に吸着されない。
【００５１】
また、振動機構１１により鉛吸着物質の傾斜板７ａを振動させることで、鉛吸着物質の傾斜板７ａへ吸着された金属鉛の影響で、鉛吸着物質の傾斜板７ａ上に鉛抽出ガラスの粒子が滞留することを防ぐことができる。
【００５２】
ここで、供給される鉛抽出ガラス９には、前記還元剤も混在している方が、加熱チャンバー１ｂ内の雰囲気を不活性雰囲気にし、鉛の酸化を抑制できるため好ましい。
以上のように、第１実施形態によれば、廃ブラウン管ガラスなどの鉛含有ガラスの鉛ガラス粉中から、ガラスの溶融温度以下の低温で、なおかつアルコール及び酸などを使う事なく、鉛を抽出して、金属鉛としてガラスとは分別して回収する事ができる。
【００５３】
（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態にかかる鉛ガラスからの鉛の分別方法において、鉛ガラス粉から抽出した金属鉛を肥大化させ、回収する工程図である。
【００５４】
第１実施形態で説明した混合撹拌ステップＳ００１と加熱ステップＳ００２とを経た後、吸着ステップＳ００３の前に、鉛の融点である３２８℃以上でかつガラスの軟化点未満の第三の温度の範囲内で加熱しながら撹拌して、鉛を肥大化させる加熱撹拌ステップＳ００４を実施し、その後、第１実施形態で説明した吸着ステップＳ００３を行う。
【００５５】
図５は、第２実施形態で用いる加熱撹拌装置３２の概略図を示す。
【００５６】
加熱撹拌装置３２は、加熱チャンバー１ｃと、ヒーター２ｃと、ドラム１２と、撹拌装置３３とを備えて構成している。
【００５７】
加熱撹拌装置３２は、加熱チャンバー１ｃ内には、加熱チャンバー１ｃの内部を加熱できるヒーター２ｃと、モータなどの回転駆動装置３３で回転可能なドラム１２とが設けられている。また、ドラム１２の内周面には、所定間隔をあけて複数個の撹拌羽１３が立設して固定して備えられており、ドラム１２の回転により、ドラム１２の内部の被処理物１４を撹拌羽１３で撹拌できるようになっている。
【００５８】
まず、ドラム１２内に、被処理物１４として鉛ガラス粉と還元剤とを投入し、ドラム１２を回転させ、撹拌羽１３で鉛ガラス粉と還元剤とを混合撹拌させて混合物とする、混合撹拌ステップＳ００１を実施する。
【００５９】
次に、ヒーター２ｃで、鉛ガラス粉と還元剤との混合物である被処理物１４を、３００℃以上でかつガラスの溶融温度未満の第一温度の範囲内で加熱し、鉛ガラス粉の各粒子から金属鉛を粒子表面に抽出させて、鉛ガラス粉の粒子を鉛抽出ガラスの粒子とする加熱ステップＳ００２を行う。加熱ステップＳ００２を行うとき、ドラム１２を回転させたままでも、回転を停止させてもよいが、停止させた方が金属鉛の抽出量が多くなるため好ましい。
【００６０】
ここで、混合撹拌ステップＳ００１を実施する際に、ヒーター２ｃで加熱し、加熱ステップＳ００２を同時に実施しても良い。
【００６１】
次に、鉛抽出ガラスと還元剤との混合物となっている被処理物１４を、ヒーター２ｃで鉛の融点である３２８℃以上でかつガラスの軟化点未満の第三の温度の範囲内にし、溶融した金属鉛を凝集させ、肥大化させる加熱撹拌ステップＳ００４を実施する。加熱撹拌ステップＳ００４を行うとき、ドラム１２を回転させたままでも、回転を停止させてもよいが、回転させていた方が処理時間が短くなるため好ましい。
【００６２】
吸着ステップＳ００３の前に、鉛を肥大化させる加熱撹拌ステップＳ００４を実施することで、その次の吸着ステップＳ００３において、鉛吸着物質７ａと被処理物１４中の鉛抽出ガラス粒子表面の溶融鉛との接触頻度が向上し、鉛の分離量を増加させることができる。
【００６３】
ここで、ドラム１２を回転させ、被処理物１４を撹拌することで、被処理物１４中の鉛抽出ガラスの粒子同士の接触機会がさらに増加し、金属鉛を、より効率良く肥大化させることができる。
【００６４】
さらに、被処理物１４に鉛を添加し、ドラム１２を回転させ、被処理物１４を撹拌することで、添加した鉛を核とし、金属鉛の肥大化を促進する事ができる。
【００６５】
また、被処理物１４の温度は、鉛が十分に溶融し、且つガラスが軟化しない５００℃から６００℃の温度の範囲内であれば、鉛を、より効率良く肥大化させることができる。
【００６６】
次に、鉛が肥大化している鉛抽出ガラスと還元剤の混合物となっている被処理物１４を、ヒーター２ｃで鉛の融点である３２８℃以上でかつガラスの溶融温度未満の第二の温度の範囲内にし、粉末状の鉛吸着物質７ａを添加し、被処理物１４中の金属鉛を鉛吸着物質７ａに吸着させる、吸着ステップＳ００３を実施する。吸着ステップＳ００３を行うとき、ドラム１２を回転させたままでも、回転を停止させてもよいが、回転させていた方が金属鉛と鉛吸着物質７ａとの接触頻度が上がり、金属鉛の吸着速度が上がるため好ましい。なお、鉛が吸着した鉛吸着物質７ａと、被処理物１４のガラスとを分離するときは、被処理物１４と鉛吸着物質７ａとの混合物を冷却した後、比重分離などを利用すれば、両者を分離することができる。
【００６７】
ここで、鉛吸着物質７ａは粉末状で粒子径が小さい程、被処理物１４との接触面積が大きくなり好ましい。
【００６８】
ここで、鉛を吸着させた鉛吸着物質７ａから、鉛を分離回収するには、溶融鉛との接触角が鉛吸着物質７ａよりも低い物質（例えば、ステンレス鋼又は鉄など）と接触させることで回収できる。
【００６９】
以上のように、第２実施形態によれば、前記アルコール及び酸を使わず、ガラスの溶融温度以下の低温で、廃ブラウン管ガラスなどの鉛ガラス粉より金属鉛とガラス粉とを、より効率良く分離することができる。
【００７０】
以下、前記第１及び第２実施形態にかかる実施例について説明する。なお、以下の実施例で使用した装置は、第１又は第２実施形態で説明した装置とは異なるが、それぞれのステップは同様に行えるものである。
【００７１】
（第１実施例）
第１実施形態にかかる第１実施例を、以下に説明する。
【００７２】
鉛ガラス粉として、家電リサイクル工場から排出された、ブラウン管ガラスの前面ガラスと背面ガラスとの切断クズであるビリガラスを用いた。
【００７３】
ビリガラスの含有鉛量を蛍光Ｘ線で測定したところ、２３％であった。ビリガラスの粒子の平均粒子径は０μｍを越えて３００μｍ以下であった。
【００７４】
還元剤としては、グラファイト粉末を用いた。グラファイト粉末の粒子の平均粒子径は、前記ビリガラスの粒子の平均粒子径の４０％以下とした。
【００７５】
まず、混合撹拌ステップＳ００１として、前記のビリガラス粉末及びグラファイト粉末を、各１０ｇずつ試験管内で十分に混合し、混合物の被処理物１４とした。
【００７６】
次に、被処理物１４に対して加熱ステップＳ００２を実施した。図６は、前記加熱ステップＳ００２で用いた加熱装置３４の概略図である。
【００７７】
加熱装置３４の内壁面には、断熱材１５と、断熱材１５のさらに内側にヒーター２ｄとが設置され、加熱装置３４の内部を一定温度に加熱できるようになっていた。また、加熱装置３４の内部には、雰囲気調整容器１６が配置され、フタ１７ａが被せられていた。雰囲気調整容器１６内には、グラファイト粉末１８が３ｇ、敷き詰められており、雰囲気調整容器１６内が不活性雰囲気に保たれていた。さらに、雰囲気調整容器１６内には、被処理物１４を入れる処理容器１９が配置され、不活性雰囲気下で加熱処理が行えるようになっていた。
【００７８】
ここで、雰囲気調整容器１６には、１３０ｍｌのアルミナ坩堝を用い、処理容器１９には３０ｍｌのアルミナ坩堝を用いた。
【００７９】
被処理物１４を処理容器１９に入れ、被処理物１４を８００℃まで２０℃／分で昇温した後、８００℃を３時間保持した。その後、被処理物１４を２０℃／分で冷却した。
【００８０】
冷却後、被処理物１４の鉛の抽出状況をＳＥＭ-ＥＤＸ（走査型電子顕微鏡-エネルギー分散型Ｘ線分光法）で分析したところ、金属鉛が１０μｍ程度の粒子として分離し、被処理物１４中のビリガラス内の残留鉛濃度は、初期の２３％から１５％まで低下していることを確認した。
【００８１】
次に、被処理物１４に対して、吸着ステップＳ００３を実施した。図７は前記吸着ステップで用いた吸着装置３５の概略図を示す。
【００８２】
吸着装置３５は、加熱チャンバー１ｃの内部にヒーター２ｅが設置され、加熱チャンバー１ｃの内部を加熱できるようになっていた。また、加熱チャンバー１ｃ内には吸着容器２０が配置され、吸着容器２０の内部には、グラファイト粉末１８が敷き詰められ、グラファイト粉末１８上には鉛吸着物質７ｂが配置され、フタ１７ｂが吸着容器２０に被せられていた。
【００８３】
ここで、鉛吸着物質７ｂには、３０ｍｍ角のＳＵＳ（ステンレス鋼）板を用いていた。
【００８４】
まず、被処理物１４を３ｇ、鉛吸着物質７ｂの上に、厚さ３ｍｍ以下になるように広げて保持し、ヒーター２ｅで被処理物１４を５００℃まで２０℃／分の速度で昇温した後、被処理物１４を５００℃で３０分間保持し、被処理物１４を２０℃／分の速度で冷却した。
【００８５】
冷却後、被処理物１４を鉛吸着物質７ｂから真鍮ブラシ（図示せず）を用いて落とし、蛍光Ｘ線で被処理物１４中の鉛含有量を測定した。
【００８６】
その結果、吸着ステップＳ００３の前後で、被処理物１４中の鉛の含有量が２３．３％から２１．４％まで減少した。
【００８７】
今回、被処理物１４は鉛吸着物質７ｂ上で静止した状態だったが、図３に示すように、鉛吸着物質７ｂを傾斜板として傾斜させて配置し、その上を被処理物１４が転がるように移動させることで、連続的に鉛を鉛吸着物質７ｂに吸着させ、鉛を分離することが可能である。さらに、鉛吸着物質７ｂを振動させることで、鉛吸着物質７ｂへの鉛の吸着に伴う鉛吸着物質７ｂの表面状態の変化により、被処理物１４の移動が阻害されることを防ぐために、鉛吸着物質７ｂを振動させても良い。
【００８８】
（第２実施例）
第２実施形態にかかる第２実施例を、以下に説明する。
【００８９】
鉛ガラス粉として、市販の鉛ガラスを砕き、粒子の平均粒子径を３００μｍ以下にした粉を用い、還元剤には第１実施例と同様にグラファイト粉末を用いた。
【００９０】
鉛ガラス粉の含有鉛量を蛍光Ｘ線で測定したところ、２３％であった。グラファイト粉末の粒子の平均粒子径は前記鉛ガラスを砕いた粉の粒子の平均粒子径の４０％以下とした。
【００９１】
まず、図４に示す混合撹拌ステップＳ００１として、前記の鉛ガラス粉末及びグラファイト粉末を、各１０ｇずつ試験管内で十分に混合し、被処理物１４とした。
【００９２】
次に、被処理物１４に対して、図６に示す加熱装置３４で、図４に示す加熱ステップＳ００２を実施した。加熱装置３４の詳細な説明は、前述と同じであるため省略する。雰囲気調整容器１６には１３０ｍｌのアルミナ坩堝を用い、処理容器１９には３０ｍｌのアルミナ坩堝を用いた。
【００９３】
被処理物１４を処理容器１９に入れ、被処理物１４を８００℃まで２０℃／分で昇温した後、８００℃を３時間保持した。その後、被処理物１４を２０℃／分で冷却した。
【００９４】
前記加熱ステップＳ００２の後の被処理物１４について、次に図５に示す加熱撹拌装置３２を使い、図４に示す加熱撹拌ステップＳ００４を実施した。加熱撹拌装置３２の詳細な説明は、前述と同じであるため省略する。
【００９５】
被処理物１４を、ドラム１２内に保持し、ドラム１２の回転数を１５ｒｐｍにしたうえで、被処理物１４を５００℃に加熱しながら、３０分間保持した。
【００９６】
ここで、被処理物１４中のグラファイト粉末により、加熱撹拌装置３２内は不活性雰囲気になり、抽出した鉛の再酸化を防止する事ができた。
【００９７】
前記の混合撹拌ステップＳ００１と、加熱ステップＳ００２と、加熱撹拌ステップＳ００４との後のサンプルは、ＳＥＭ-ＥＤＸで鉛の抽出状況を分析した。
【００９８】
分析の結果、ガラスの粒子の粒子径は５００μｍ以下を保ち、鉛の粒子の粒子径が６０〜１００μｍになった。
【００９９】
次に、図４に示す吸着ステップＳ００３として、被処理物１４について図７に示す吸着装置３５で鉛を吸着分離した。吸着装置３５の詳細な説明は、前述と同じであるため省略する。
【０１００】
鉛吸着物質７ｂには、３０ｍｍ角のＳＵＳ板を用いた。被処理物１４の重量は３ｇとし、厚さは３ｍｍ以下に広げて保持し、２０℃／分の速度で５００℃まで被処理物１４を加熱したのち、被処理物１４を５００℃で３０分キープし、その後、被処理物１４を２０℃／分の速度で冷却した。
【０１０１】
冷却後、被処理物１４を鉛吸着物質７ｂから真鍮ブラシ（図示せず）を用いて落とし、蛍光Ｘ線で被処理物１４中の鉛含有量を測定した。
【０１０２】
その結果、吸着ステップＳ００３の前後で、被処理物１４中の鉛含有量が２３．３％から２０．１％まで減少した。
【０１０３】
第１実施例の結果と比較して、吸着ステップＳ００３後の被処理物１４の中の鉛の鉛含有量が低下していることから、吸着ステップＳ００３の前に加熱撹拌ステップＳ００４を設けて、前記のように鉛の粒子の粒子径を大きくすることで、吸着ステップＳ００３における被処理物１４中の鉛含有量の低減に効果がある事が確認できた。今回、処理サンプル７２０は、板状の鉛吸着物質７ｂの上で静止した状態だったが、図３に示すように、鉛吸着物質７ａの傾斜板を傾斜させて配置し、その上を被処理物１４が転がるように移動させるようにすれば、連続的に、鉛を吸着させ、鉛を分離することが可能である。
【０１０４】
（第３実施例）
第２実施形態にかかる第３実施例を、以下に説明する。
【０１０５】
鉛ガラス粉として、市販の鉛ガラスを砕き、平均粒子径を３００μｍ以下にした粉を用い、還元剤には第１実施例と同様にグラファイト粉末を用いた。
【０１０６】
鉛ガラス粉の含有鉛量を蛍光Ｘ線で測定したところ、２３％であった。グラファイト粉末の粒子の平均粒子径は、前記鉛ガラスを砕いた粉の粒子の平均粒子径の４０％以下とした。
【０１０７】
まず、図５に示す加熱撹拌装置３２を用いて、混合撹拌ステップＳ００１を実施した。加熱撹拌装置３２の詳細な説明は、前述と同じであるため省略する。
【０１０８】
まず、前記の鉛ガラス粉５０ｇ及びグラファイト粉末５０ｇを、ドラム１２内に、被処理物１４として投入した。その後、ドラム１２を１５ｒｐｍで１分間回転させ、被処理物１４を混合撹拌した。
【０１０９】
その後、図５に示す加熱撹拌装置３２で引き続き加熱ステップＳ００２を実施した。すなわち、混合撹拌ステップＳ００１の後の被処理物１４を、図５に示す加熱撹拌装置３２のドラム１２内に保持して加熱した。ドラム１２の回転数は０ｒｐｍとした。被処理物１４の温度は８００℃にし、３時間保持した。
【０１１０】
その後、引き続き図５に示す加熱撹拌装置３２を用いて、図４に示す加熱撹拌ステップＳ００４を実施した。加熱ステップＳ００２後の被処理物１４をドラム１２内に保持し、ドラム１２の回転数を１５ｒｐｍにしたうえで、被処理物１４を５００℃に加熱しながら、３０分間保持した。
【０１１１】
混合撹拌ステップＳ００１と、加熱ステップＳ００２と、加熱撹拌ステップＳ００４との雰囲気は、全て大気中で実施しているが、グラファイト粉末の添加により、不活性雰囲気になり、抽出した鉛の再酸化を防止する事ができた。
【０１１２】
混合撹拌ステップＳ００１と、加熱ステップＳ００２と、加熱撹拌ステップＳ００４との後のサンプルは、ＳＥＭ-ＥＤＸで鉛の抽出状況を分析した。
【０１１３】
分析の結果、ガラスの粒子の粒子径は５００μｍ以下を保ち、鉛の粒子の粒子径は６０〜１００μｍとなり、第２実施例と同様の大きさになった。
【０１１４】
吸着ステップＳ００３における被処理物１４中の鉛含有量の変化量は、第１実施例及び第２実施例よりも、粒子径が大きくなるにしたがって減少したことから、前記のように鉛の粒子の粒子径を大きくすることで、吸着ステップＳ００３における被処理物１４中の鉛含有量の低減に効果があった。
【０１１５】
（第４実施例）
第２実施形態にかかる第４実施例を、以下に説明する。
【０１１６】
鉛ガラス粉として、市販の鉛ガラスを砕き、粒子の平均粒子径を３００μｍ以下にした粉を用い、還元剤には第１実施例と同様にグラファイト粉末を用いた。
【０１１７】
鉛ガラス粉の含有鉛量を蛍光Ｘ線で測定したところ、２３％であった。グラファイト粉末の粒子の平均粒子径は前記鉛ガラスを砕いた粉の平均粒子径の４０％以下とした。
【０１１８】
図５は、図４に示す混合撹拌ステップＳ００１に用いた加熱撹拌装置３２を示す。加熱撹拌装置３２の詳細な説明は、前述と同じであるため省略する。
【０１１９】
まず、前記の鉛ガラス粉５０ｇ及びグラファイト粉末５０ｇを、図５に示す加熱撹拌装置３２のドラム１２内に、被処理物１４として投入した。その後、ドラムを１５ｒｐｍで１分間回転させ、被処理物１４を混合撹拌した。
【０１２０】
その後、図５に示す加熱撹拌装置３２で、引き続き図４に示す加熱ステップＳ００２を実施した。すなわち、混合撹拌ステップＳ００１の後の被処理物１４を、図５に示す加熱撹拌装置３２のドラム１２内に保持して加熱した。ドラム１２の回転数は０ｒｐｍとした。被処理物１４の温度は８００℃にし、３時間保持した。
【０１２１】
次に、加熱ステップＳ００２後の被処理物１４に、金属鉛を４．４ｇ加えて、図４に示す加熱撹拌ステップＳ００４を実施した。装置としては、図５に示す加熱撹拌装置３２を引き続き使用した。前記の金属粒の粒子径は１．８ｍｍであった。
【０１２２】
金属鉛を加えた、加熱ステップＳ００２後の被処理物１４は、ドラム１２内に保持した。ドラム１２の回転数を１５ｒｐｍにしたうえで、被処理物１４を５００℃に加熱しながら、３０分間保持した。
【０１２３】
混合撹拌ステップＳ００１と、加熱ステップＳ００２と、加熱撹拌ステップＳ００４との雰囲気は、全て大気中で実施しているが、被処理物１４中のグラファイト粉末により、不活性雰囲気になり、抽出した鉛の再酸化を防止する事ができた。
【０１２４】
加熱撹拌ステップＳ００４の後のサンプルは、ＳＥＭ-ＥＤＸで鉛の抽出状況を分析した。
【０１２５】
分析の結果、ガラスの粒子の粒子径は５００μｍ以下を保ち、鉛の粒子の粒子径が２００μｍ以上になった。
【０１２６】
吸着ステップＳ００３における被処理物１４中の鉛含有量の変化量は、第１実施例及び第２実施例よりも、粒子径が大きくなるにしたがって減少したことから、前記のように鉛の粒子の粒子径を大きくすることで、吸着ステップＳ００３における被処理物１４中の鉛含有量の低減に効果があった。
【０１２７】
（第５実施例）
第２実施形態にかかる第５実施例を、以下に説明する。
【０１２８】
鉛ガラス粉として、市販の鉛ガラスを砕き、平均粒子径を３００μｍ以下にした粉を用い、還元剤には、第１実施例と同様にグラファイト粉末を用いた。
【０１２９】
鉛ガラス粉の含有鉛量を蛍光Ｘ線で測定したところ、２３％であった。グラファイト粉末の粒子の平均粒子径は、前記鉛ガラスを砕いた粉の粒子の平均粒子径の４０％以下とした。
【０１３０】
図５は、図４に示す混合撹拌ステップＳ００１に用いた加熱撹拌装置３２を示す。加熱撹拌装置３２の詳細な説明は、前述と同じであるため省略する。
【０１３１】
まず、前記の鉛ガラス粉５０ｇ及びグラファイト粉末５０ｇを、図５に示す加熱撹拌装置３２のドラム１２内に、被処理物１４として投入した。その後、ドラムを１５ｒｐｍで１分間回転させ、被処理物１４を混合撹拌した。
【０１３２】
その後、図５に示す加熱撹拌装置３２で、引き続き図４に示す加熱ステップＳ００２を実施した。すなわち、混合撹拌ステップＳ００１の後の被処理物１４を、図５に示す加熱撹拌装置３２のドラム１２内に保持して加熱した。ドラム１２の回転数は０ｒｐｍとした。被処理物１４の温度は８００℃にし、３時間保持した。
【０１３３】
次に、加熱ステップＳ００２後の被処理物１４に、鉛吸着物質の例としてＳＵＳの粉末を５０ｇ加えて、図４に示す加熱撹拌ステップＳ００４及び吸着ステップＳ００３を実施した。装置としては、図５に示す加熱撹拌装置３２を引き続き使用した。前記のＳＵＳの粉末の粒子の平均粒子径は１００μｍ以下であった。
【０１３４】
ＳＵＳ粉末を加えた、加熱ステップＳ００２後の被処理物１４は、ドラム１２内に保持した。ドラム１２の回転数を１５ｒｐｍにしたうえで、被処理物１４を５００℃に加熱しながら、３０分間保持した。
【０１３５】
混合撹拌ステップＳ００１と、加熱ステップＳ００２と、加熱撹拌ステップＳ００４との雰囲気は、全て大気中で実施しているが、被処理物１４中のグラファイト粉末により、不活性雰囲気になり、抽出した鉛の再酸化を防止する事ができた。
【０１３６】
加熱撹拌ステップＳ００４の後のサンプルは、ＳＥＭ-ＥＤＸで鉛の抽出状況を分析した。
【０１３７】
分析の結果、ＳＵＳ粉末上に鉛の付着を確認した。
【０１３８】
加熱撹拌ステップＳ００４及び吸着ステップＳ００３において、加熱ステップＳ００２後の被処理物１４に粉末状の鉛吸着物質を添加することで、ガラス粉の粒子の表面に抽出された金属鉛を鉛吸着物質へ吸着させることができた。
【０１３９】
前記実施例１〜５においては、それぞれ、対応する実施形態の作用効果を奏することができた。
【０１４０】
なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１４１】
本発明にかかる鉛ガラスからの鉛の分別方法及び装置は、ガラスの溶融点以上の温度への加熱及びアルコールなどを用いる事なく、ブラウン管テレビ等に用いられる鉛含有ガラス等の廃棄物などから、鉛を分離して回収する方法及び装置として適用できる。
【符号の説明】
【０１４２】
１  加熱装置
１ａ  加熱チャンバー
１ｂ  加熱チャンバー
１ｃ  加熱チャンバー
２ａ  ヒーター
２ｂ  ヒーター
２ｃ  ヒーター
２ｄ  ヒーター
２ｅ  ヒーター
３    撹拌羽
４    鉛ガラス粉と還元剤の混合物
５    供給ホッパー
６    回収バッチ
７ａ  鉛吸着物質（傾斜板）
７ｂ  鉛吸着物質
８    材料供給口
９    鉛抽出ガラス
１０  材料流出口
１１  振動機構
１ｃ  加熱チャンバー
１２  ドラム
１３  撹拌羽
１４  被処理物
１５  断熱材
１６  雰囲気調整容器
１７ａ  フタ
１７ｂ  フタ
１８  グラファイト粉末
１９  処理容器
２０  吸着容器
３０  撹拌装置
３１  吸着装置
３２  加熱撹拌装置
３３  回転駆動装置
３４  加熱装置
３５  吸着装置
Ｓ００１  混合撹拌ステップ
Ｓ００２  加熱ステップ
Ｓ００３  吸着ステップ
Ｓ００４  加熱撹拌ステップ
【図１】
2016130335.tif 000003
【図２】
2016130335.tif 000004
【図３】
2016130335.tif 000005
【図４】
2016130335.tif 000006
【図５】
2016130335.tif 000007
【図６】
2016130335.tif 000008
【図７】
2016130335.tif 000009