(57)【要約】【課題】従来有効に利用されていない未利用資源中の金属を容易且つ迅速にそして高純度で回収することができる未利用資源からの金属回収方法及び金属回収装置を提供する。【解決手段】ペトロコークＰなどの石油系未利用資源から、ニッケルＮｉなどの金属を回収する未利用資源からの金属回収装置１であって、水蒸気を導入して成る還元雰囲気中でペトロコークＰに含まれる有機物と結合しているニッケルＮｉを揮発させてガス化する金属揮発炉４と、金属揮発炉４で生じたガスＧａを冷却してニッケルＮｉを回収可能とするガス精製部５と、還元雰囲気中でガス化しなかったニッケルＮｉを部分酸化させる部分酸化炉８を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
未利用資源からニッケルなどの金属を回収する未利用資源からの金属回収方法であって、
水蒸気を導入して成る還元雰囲気中に前記未利用資源を投入し、
この還元雰囲気中において前記未利用資源に含まれる有機物と結合している金属を揮発させてガス化した後、
前記ガスを冷却して金属を回収する
ことを特徴とする未利用資源からの金属回収方法。
【請求項２】
前記未利用資源に含まれる有機物と結合している金属のうちの前記水蒸気を導入して成る還元雰囲気中でガス化しなかった金属を部分酸化させ、これで生じる無機化合物から金属を回収する請求項１に記載の未利用資源からの金属回収方法。
【請求項３】
前記ガス化しなかった金属を部分酸化させる際に媒体を同時に加熱し、この媒体が有する熱を用いて前記水蒸気を導入して成る還元雰囲気中で有機物と結合している金属を揮発させてガス化する請求項２に記載の未利用資源からの金属回収方法。
【請求項４】
前記有機物と結合している金属を揮発させてガス化する領域と、前記ガス化しなかった金属を部分酸化させる領域との間で前記媒体を循環させる請求項３に記載の未利用資源からの金属回収方法。
【請求項５】
前記未利用資源に含まれる炭素のうちの前記水蒸気を導入して成る還元雰囲気中でガス化しなかった炭素を部分酸化させて、燃料もしくは化学原料として利用可能なガスを生じさせる請求項１〜４のいずれか一つの項に記載の未利用資源からの金属回収方法。
【請求項６】
前記未利用資源に含まれる有機物と結合している金属のうちの前記水蒸気を導入して成る還元雰囲気中でガス化しなかった金属を完全燃焼させ、これで生じる燃焼ガスをタービン駆動用ガス又はボイラ加熱用ガスとして用いる請求項１に記載の未利用資源からの金属回収方法。
【請求項７】
未利用資源からニッケルなどの金属を回収する未利用資源からの金属回収装置であって、
水蒸気を導入して成る還元雰囲気中で前記未利用資源に含まれる有機物と結合している金属を揮発させてガス化する金属揮発炉と、
この金属揮発炉で生じたガスを冷却して前記金属を回収可能とするガス精製部を備えている
ことを特徴とする未利用資源からの金属回収装置。
【請求項８】
前記未利用資源に含まれる有機物と結合している金属のうちの前記水蒸気を導入して成る還元雰囲気中でガス化しなかった金属を部分酸化させる部分酸化炉を備えている請求項７に記載の未利用資源からの金属回収装置。
【請求項９】
前記部分酸化炉は、ガス化しなかった金属を部分酸化させる段階で同時に加熱される媒体を有し、この媒体が有する熱を用いて前記水蒸気を導入して成る還元雰囲気中で有機物と結合している金属を揮発させてガス化する請求項８に記載の未利用資源からの金属回収装置。
【請求項１０】
前記有機物と結合している金属を揮発させてガス化する金属揮発炉、及び、前記ガス化しなかった金属を部分酸化させる部分酸化炉で前記媒体の循環路を形成している請求項９に記載の未利用資源からの金属回収装置。
【請求項１１】
前記部分酸化炉は、前記未利用資源に含まれる炭素のうちの前記水蒸気を導入して成る還元雰囲気中でガス化しなかった炭素を部分酸化させて、燃料もしくは化学原料として利用可能なガスを生じさせる請求項７〜１０のいずれか一つの項に記載の未利用資源からの金属回収装置。
【請求項１２】
前記未利用資源に含まれる金属のうちの前記水蒸気を導入して成る還元雰囲気中でガス化しなかった金属を完全燃焼させる燃焼炉を備えている請求項７に記載の未利用資源からの金属回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ペトロコークやオイルサンドなどの炭素を多く含む石油系の未利用資源からニッケルなどの有価金属を回収するのに用いられる未利用資源からの金属回収方法及び金属回収装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記したようなペトロコークなどの炭素を多く含む石油系の未利用資源は、有価金属であるニッケルやバナジウムを含んでいるほか、燃焼時に悪影響を及ぼす硫黄も多く含んでいるので、ペトロコークなどの石油系未利用資源を単純に燃焼させてその熱を有効利用するのには無理がある。
例えば、反応器を用いてオイルサンドを分解する場合には、その反応の副産物としてコーク（ペトロコークの一つ）が生じるが、このコークのうちの反応器作動用燃料として使用される一部のコークを除く大半の残渣コークは、ニッケルやバナジウムを含んでいるにもかかわらず、上記した理由により未燃焼のまま放置されているのが現状である。
【０００３】
近年において、上記したような石油系未利用資源からニッケルなどの有価金属を回収しようとする試みが成されており、一例として、石油系未利用資源を部分酸化するガス化炉本体から排出される未反応物と気相からの析出物をポーラスフィルタで分離し、別置きの燃焼／ガス化炉へ導いて熱又は高カロリーガスとしてエネルギを回収し、燃焼／ガス化炉からの排ガスを通過させる水浴をこの燃焼／ガス化炉の下方に設けて未燃焼分に含まれていた金属を分離するようにしたガス化装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平7-150148号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記したガス化装置では、燃焼／ガス化炉からの排ガスが水浴を通過するように成すことで、未燃焼分に含まれていた金属を回収するようにしているので、重金属類やアルカリ金属類を主成分とする化合物を回収することはできるものの、特定の有価金属を分離して回収することはできない。
また、複数種の金属が混在した状態で回収される化合物から特定の有価金属を分離して取り出すには多大な手間隙を要することから、このガス化装置を用いたとしても、特定の有価金属の回収までには至らないのが現状である。
【０００５】
本発明は、上記した課題を解決するためになされたもので、従来において有効に利用されていない未利用資源、とくに、石油系未利用資源から高濃度の有価金属を容易且つ迅速に回収することができ、加えて、回収した金属の売却益の一部で回収費用を賄い得る未利用資源からの金属回収方法及び金属回収装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、未利用資源、例えば、石油系未利用資源に含まれる有機物と結合したニッケルやバナジウムが水蒸気ガス化で揮発し易く、一方、石油系未利用資源に含まれる炭素が水蒸気ガス化で揮発し難い性質を利用したものであり、本発明の請求項１に係る未利用資源からの金属回収方法は、水蒸気を導入して成る還元雰囲気（大気圧で且つ温度を８００〜９００℃とした雰囲気）中に前記未利用資源を投入し、この還元雰囲気中において前記未利用資源に含まれる有機物と結合している金属を揮発させてガス化した後、前記ガスを冷却して金属を回収する構成としたことを特徴としており、この未利用資源からの金属回収方法の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【０００７】
本発明の請求項２に係る未利用資源からの金属回収方法は、前記未利用資源に含まれる有機物と結合している金属のうちの前記水蒸気を導入して成る還元雰囲気中でガス化しなかった金属を部分酸化させ、これで生じる無機化合物から金属を回収する構成としている。
本発明の請求項３に係る未利用資源からの金属回収方法は、前記ガス化しなかった金属を部分酸化させる際に砂などの流動性のある媒体を同時に加熱し、この媒体が有する熱を用いて前記水蒸気を導入して成る還元雰囲気中で有機物と結合している金属を揮発させてガス化する構成としている。
【０００８】
本発明の請求項４に係る未利用資源からの金属回収方法は、前記有機物と結合している金属を揮発させてガス化する領域と、前記ガス化しなかった金属を部分酸化させる領域との間で前記媒体を循環させる構成としている。
本発明の請求項５に係る未利用資源からの金属回収方法は、前記未利用資源に含まれる炭素のうちの前記水蒸気を導入して成る還元雰囲気中でガス化しなかった炭素を部分酸化させて、燃料もしくは化学原料として利用可能なガスを生じさせる構成としている。
本発明の請求項６に係る未利用資源からの金属回収方法は、前記未利用資源に含まれる有機物と結合している金属のうちの前記水蒸気を導入して成る還元雰囲気中でガス化しなかった金属を完全燃焼させ、これで生じる燃焼ガスをタービン駆動用ガス又はボイラ加熱用ガスとして用いる構成としている。
【０００９】
ここで、水蒸気を導入して成る還元雰囲気中でガス化しなかった金属を部分酸化させる場合には酸素の供給量を制御し、水蒸気を導入して成る還元雰囲気中でガス化しなかった金属を完全燃焼させる場合には酸素又は空気を必要量供給する。
一方、本発明の請求項７に係る発明は、未利用資源からニッケルなどの金属を回収する未利用資源からの金属回収装置であって、水蒸気を導入して成る還元雰囲気中で前記未利用資源に含まれる有機物と結合している金属を揮発させてガス化する金属揮発炉と、この金属揮発炉で生じたガスを冷却して前記金属を回収可能とするガス精製部を備えている構成としている。
【００１０】
本発明の請求項８に係る発明は、前記未利用資源に含まれる有機物と結合している金属のうちの前記水蒸気を導入して成る還元雰囲気中でガス化しなかった金属を部分酸化させる部分酸化炉を備えている構成としている。
本発明の請求項９に係る未利用資源からの金属回収装置において、前記部分酸化炉は、ガス化しなかった金属を部分酸化させる段階で同時に加熱される媒体を有し、この媒体が有する熱を用いて前記水蒸気を導入して成る還元雰囲気中で有機物と結合している金属を揮発させてガス化する構成としている。
【００１１】
本発明の請求項１０に係る未利用資源からの金属回収装置は、前記有機物と結合している金属を揮発させてガス化する金属揮発炉、及び、前記ガス化しなかった金属を部分酸化させる部分酸化炉で前記媒体の循環路を形成している構成としている。
本発明の請求項１１に係る未利用資源からの金属回収装置において、前記部分酸化炉は、前記未利用資源に含まれる炭素のうちの前記水蒸気を導入して成る還元雰囲気中でガス化しなかった炭素を部分酸化させて、燃料もしくは化学原料として利用可能なガスを生じさせる構成としている。
【００１２】
本発明の請求項１２に係る未利用資源からの金属回収装置は、前記未利用資源に含まれる金属のうちの前記水蒸気を導入して成る還元雰囲気中でガス化しなかった金属を完全燃焼させる燃焼炉を備えている構成としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の請求項１に係る未利用資源からの金属回収方法及び請求項７に係る金属回収装置では、未利用資源、例えば、水蒸気を導入して成る還元雰囲気中に石油系未利用資源を投入すると、石油系未利用資源に含まれるニッケルやバナジウムは有機物と結合しているので揮発し易く、一方、石油系未利用資源に含まれる炭素は水蒸気を導入して成る還元雰囲気中では揮発し難いことから、この還元雰囲気中において水蒸気ガス化したガスにはニッケルやバナジウムが多く含まれることとなり、したがって、このガスを冷却すれば高濃度の有価金属を回収し得ることとなる。
【００１４】
つまり、従来成す術なく放置されていた石油系未利用資源中の金属を容易且つ迅速にそして高純度で回収することができる。
加えて、回収した金属を売却して得た利益の一部で金属回収コストを賄うことが可能になる。
また、本発明の請求項２に係る未利用資源からの金属回収方法及び請求項８に係る金属回収装置では、上記した構成としているので、未利用資源からより多くの有価金属を回収することができる。
【００１５】
さらに、本発明の請求項３に係る未利用資源からの金属回収方法及び請求項９に係る金属回収装置では、上記した構成としていることから、熱を有効に利用することができ、請求項４に係る未利用資源からの金属回収方法及び請求項１０に係る金属回収装置では、上記した構成としたため、熱の円滑な伝達が可能になる。
さらにまた、本発明の請求項５，６に係る未利用資源からの金属回収方法及び請求項１１，１２に係る金属回収装置では、資源のより一層の有効利用が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態による未利用資源からの金属回収装置を示しており、この実施形態では、石油系の未利用資源としてのペトロコークからニッケル及びバナジウムの二種類の金属を回収する場合を例に挙げて説明する。
図１に示すように、この金属回収装置１は、水蒸気供給源２と、この水蒸気供給源２から水蒸気を導入し且つ資源供給部３から未利用資源としてのペトロコークＰが供給されてこのペトロコークＰに含まれる有機物と結合しているニッケル及びバナジウムを揮発させて水蒸気ガス化する金属揮発部４と、この金属揮発部４で生じたガスを冷却するガス精製部５と、このガス精製部５からニッケル及びバナジウムを回収する回収部６を備えている。
【００１７】
また、この金属回収装置１は、有機物と結合しているニッケル及びバナジウムのうちの金属揮発部４でガス化しなかった有機化合物及び炭素を導入可能とした部分酸化炉８を備えている。この部分酸化炉８には媒体としての砂Ｓａが収容してあり、酸素供給源９から所定量の酸素を導入して上記有機化合物及び炭素を部分酸化させると共に、砂Ｓａを加熱するようにしている。
【００１８】
さらに、この金属回収装置１は、部分酸化炉８で生じるガス及び舞い上がる砂Ｓａを集めてガスと砂Ｓａとに分離してガスを冷却器１０に送る一方で加熱された砂Ｓａを金属揮発部４に戻す分離器１１を備えており、この金属回収装置１では、金属揮発部４において砂Ｓａが有する熱を用いて有機物と結合しているニッケル及びバナジウムを揮発させてガス化するようにしている。
【００１９】
この場合、金属揮発部４は、この金属揮発部４で熱を渡し終えた砂Ｓａをガス化しなかった有機化合物及び炭素とともに部分酸化炉８に送給可能な流動床タイプの炉としてあって、この金属揮発部４，部分酸化炉８及び分離器１１で砂Ｓａの循環路を形成している。
この金属回収装置１では、作動を開始すると、図２に示すように、金属揮発部４内においてペトロコークＰに含まれる有機物と結合しているニッケルＮｉ及びバナジウムＶが揮発してガスＧａとともにガス精製部５に送られて冷却され、これにより回収部６においてニッケルＮｉ及びバナジウムＶの回収が成されることとなる。
【００２０】
一方、金属揮発部４内においてガス化されずに残った有機化合物及び炭素Ｃは、部分酸化炉８に送給されて、酸素供給源９からの所定量の酸素の導入により部分酸化され、有機化合物の部分酸化で生じる無機化合物である灰分（ＮｉＯ，Ｖ２Ｏ５）ＨからニッケルＮｉ及びバナジウムＶの回収が成されることとなり、炭素の部分酸化で燃料もしくは化学原料として利用可能な一酸化炭素等のガスＧｂが生じることとなる。
【００２１】
そこで、金属揮発部４内を大気圧で約８３０℃に設定して、この金属回収装置１を作動させたところ、図３（ａ）に示すように、バナジウムＶが約６０％揮発して回収され、ニッケルＮｉが約５５％揮発して回収された。
一方、金属揮発部４内においてガス化されずに残った約４０％のバナジウムＶ及び約４５％のニッケルＮｉは、部分酸化炉８に送給されて所定量の酸素の導入により部分酸化され、図３（ｂ）に示すように、バナジウムＶが約２０％（即ち全体の８％）ガス化して回収され、ニッケルＮｉが約５％（即ち全体の２．２５％）揮発して回収された。
したがって、この実施形態における金属回収装置１を用いた金属回収方法によれば、従来成す術なく放置されていたペトロコークＰ中のニッケルＮｉ及びバナジウムＶを容易且つ迅速にそして高純度で回収可能なことが実証できた。
【００２２】
また、この実施形態では、金属揮発部４内においてガス化されずに残った有機化合物及び炭素Ｃを部分酸化炉８に送給して部分酸化するようにしているので、ペトロコークＰからより多くのニッケルＮｉ及びバナジウムＶを回収することができると共に、炭素Ｃのより一層の有効利用が可能になる。
さらに、この実施形態では、金属揮発部４でニッケル及びバナジウムを揮発させてガス化するのに、部分酸化炉８で加熱した砂Ｓａが有する熱を用いるようにしているので、熱を有効に利用することができ、加えて、金属揮発部４，部分酸化炉８及び分離器１１から成る循環路を介して媒体である砂Ｓａを循環させるようにしているので、熱の円滑な伝達が可能になる。
【００２３】
上記した実施形態では、金属揮発部４内においてガス化されずに残った有機化合物及び炭素Ｃを部分酸化炉８に送給して部分酸化するようにしているが、これに限定されるものではなく、他の構成として、例えば、部分酸化炉８に代えて燃焼炉１５（図１及び図２参照）を設置して、金属揮発部４内においてガス化されずに残った有機化合物及び炭素Ｃを燃焼炉１５に送給し、酸素又は空気を十分に供給して完全燃焼させるように成すことも当然可能であり、この場合には、資源のより一層の有効利用が可能になる。
【００２４】
なお、上記した実施形態では、未利用資源として石油系未利用資源であるペトロコークからニッケル及びバナジウムの二種類の金属を回収する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る未利用資源からの金属回収装置の一実施形態を示す概略構成説明図である。
【図２】図１における未利用資源からの金属回収装置の作用を簡略的に示すブロック図である。
【図３】図１における未利用資源からの金属回収装置による有価金属の回収率を示すグラフ（ａ），（ｂ）である。
【符号の説明】
【００２６】
１  金属回収装置
４  金属揮発炉（循環路）
５  ガス精製部
８  部分酸化炉（循環路）
１１  分離器（循環路）
１５  燃焼炉
Ｃ  炭素
Ｇａ  水蒸気ガス化ガス
Ｇｂ  燃料として利用可能なガス
Ｈ  無機化合物である灰分  
Ｎｉ  ニッケル（有価金属）
Ｐ  ペトロコーク（未利用資源）
Ｓａ  砂（媒体）
Ｖ  バナジウム（有価金属）
【図１】
2009052101.tif 000003
【図２】
2009052101.tif 000004
【図３】
2009052101.tif 000005