(57)【要約】      （修正有）【課題】処理品の種類に対応して、乾留、水性ガス反応処理、真空還元処理等を施し、有価金属の高純度での回収、並びに、ハロゲン化物からの公害物質の除去、排ガス中のＣＯ２ガスの除去等の処理をなし得る還元処理方法及び装置を提供する。【解決手段】公害物、有価物等を含む廃棄物、酸化物、再利用品等の処理品を処理して無害化すると共に、高純度に有価物を回収するための装置であって、処理品のライン内搬入段４、処理品を乾留する乾留室９、処理品に対し水性ガス反応を起こさせて還元ガスを発生させる反応室１６、処理品を、所定温度及び所定真空度にて、乾留室９及び反応室１６で発生させた還元ガスや炭素質固体を用いて真空下で還元して還元分離と還元蒸発分離を行うための真空還元室２３、真空還元処理した未蒸発還元処理品を冷却するための冷却室２７、及び、冷却処理した処理品を搬出する手段３２をこの順に配設して成る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
公害物、有価物等を含む廃棄物、酸化物、再利用品等の処理品を処理して無害化すると共に、高純度に有価物を回収するための方法であって、前記処理品をライン内へ搬入する工程、必要に応じて前記処理品を乾留する工程、必要に応じて前記乾留工程を経た処理品に対し、水性ガス反応を起こさせて還元ガスを発生させる反応工程、前記乾留工程及び反応工程を経た処理品、あるいは、前記乾留工程及び反応工程を経ない処理品を、所定温度及び所定真空度にて、還元ガス及び／又は炭素質固体を用い、あるいは、還元ガス及び炭素質固体を用いることなく真空還元処理することにより、還元分離と還元蒸発分離を行う真空還元工程、前記真空還元工程を経た未蒸発還元処理品を冷却する工程、並びに、前記冷却工程を経た処理品を搬出する工程から成ることを特徴とする還元処理方法。
【請求項２】
前記真空還元処理に用いる還元ガスとして、前記乾留工程及び／又は反応工程において発生させた還元ガスを用いる、請求項１に記載の還元処理方法。
【請求項３】
前記乾留工程の前に予熱工程を含む、請求項１に記載の還元処理方法。
【請求項４】
前記予熱工程と前記乾留工程間、前記乾留工程と前記反応工程間、前記反応工程と前記真空還元工程間、及び、前記冷却工程と前記搬出工程間にそれぞれ、不活性ガスパージ工程を介在させる、請求項２に記載の還元処理方法。
【請求項５】
前記ライン内搬入工程に先立ち、処理品を微細化又は粉体化する工程を含む、請求項１に記載の還元処理方法。
【請求項６】
前記乾留工程は、４００〜５００℃までチッ素ベースで常圧加熱昇温させて行うものであり、前記真空還元工程は、設定温度まで昇温させると共に設定真空度に減圧して還元分離及び還元蒸発分離を行うものである、請求項１に記載の還元処理方法。
【請求項７】
前記反応工程における反応は、前記乾留工程において生成されるコークスその他の炭素質固体及び水分を利用して行なわれる、請求項１に記載の還元処理方法。
【請求項８】
前記乾留工程は、常圧チッ素ベースで加熱昇温を行なうものである、請求項１に記載の還元処理方法。
【請求項９】
前記反応工程は、該工程において発生するＣＯ２を除去する工程を含む、請求項１に記載の還元処理方法。
【請求項１０】
前記冷却工程において、冷却に用いる不活性ガス中に、０.１Ｔｏｒｒ〜２０Ｔｏｒｒの範囲で還元ガスを供給する、請求項１に記載の還元処理方法。
【請求項１１】
前記乾留工程及び／又は反応工程において発生させた還元ガスを燃料発電用に利用する、請求項１に記載の還元処理方法。
【請求項１２】
前記処理品は合金である、請求項１に記載の還元処理方法。
【請求項１３】
前記合金は黄銅であり、前記真空還元工程において処理温度を５５０℃〜６５０℃に設定してＺｎを蒸発分離回収し、次いで、処理温度を９５０℃〜１０００℃に設定してＰｂを蒸発分離回収し、残渣として高純度のＣｕを回収する、請求項１２に記載の還元処理方法。
【請求項１４】
前記真空還元工程を経た鉄を含む処理品から高純度の鉄を回収するために、該処理品を破砕又は粉砕した後磁気吸着その他の分離手段によって鉄と不純物とを分離する、請求項１に記載の還元処理方法。
【請求項１５】
処理品に含まれる水分とカーボン及びカーボン化合物とから還元ガスを生成する工程と、前記工程で生成された還元ガスを用いて前記処理品その他の酸化物を還元する工程とから成る還元処理方法。
【請求項１６】
製鉄過程で生ずる、湿粉鉱、シックナースラッジ又は集塵ダスト中に含まれる水分とカーボン又はカーボン化合物を利用して還元ガスを生成する工程と、前記工程で生成された還元ガスを用いて酸化物を還元する工程とから成る還元処理方法。
【請求項１７】
前記還元ガスを生成するための水性ガス転化反応における触媒として、製鉄過程で生ずる前記湿粉鉱、シックナースラッジ又は集塵ダスト中に含まれる酸化鉄、酸化クロム、酸化カルシウム等の酸化物を利用する、請求項１６に記載の還元処理方法。
【請求項１８】
前記酸化物の還元工程において、メタノール、エタノール等の低級アルコールを供給して分解させて、還元を補助させると共に水性ガス転化反応を促進させる、請求項１５又は１６に記載の還元処理方法。
【請求項１９】
前記メタノールとして、メタノール水溶液を用いる、請求項１８に記載の還元処理方法。
【請求項２０】
公害物、有価物等を含む廃棄物、酸化物、再利用品等の処理品を処理して無害化すると共に、高純度に有価物を回収するための装置であって、少なくとも前記処理品を処理して還元ガスを発生させるための手段と、前記還元ガス発生手段によって発生させた還元ガスを用いて前記処理品を真空還元処理する手段とを含むことを特徴とする還元処理装置。
【請求項２１】
公害物、有価物等を含む廃棄物、酸化物、再利用品等の処理品を処理して無害化すると共に、高純度に有価物を回収するための装置であって、前記処理品をライン内へ搬入する手段、必要に応じて前記処理品を乾留するための乾留室、必要に応じて前記乾留処理した処理品に対し、水性ガス反応を起こさせて還元ガスを発生させるための反応室、前記水性ガス反応を起こさせた処理品又は前記乾留処理及び前記水性ガス反応処理を経ない処理品を、所定温度及び所定真空度にて、還元ガス及び／又は炭素質固体を用いあるいはこれらを用いることなく真空還元処理して還元分離と還元蒸発分離を行うための真空還元室、前記真空還元処理した未蒸発還元処理品を冷却するための冷却室、及び、前記冷却処理した処理品を搬出する手段、をこの順に配設して成る還元処理収装置。
【請求項２２】
前記真空還元室において用いる還元ガスとして、前記乾留室及び／又は反応室で発生させた還元ガスを用いる、請求項２１に記載の還元処理装置。
【請求項２３】
前記乾留室の前に予熱室を配設した、請求項２１に記載の還元処理装置。
【請求項２４】
前記予熱室と前記乾留室間、前記乾留室と前記反応室間、前記反応室と前記真空還元室間、及び、前記冷却室と前記搬出手段間にそれぞれ、不活性ガスパージ室を配置した、請求項２１に記載の還元処理装置。
【請求項２５】
前記乾留室と前記反応室との間の前記不活性ガスパージ室に、カーボンを主体とする処理品その他の乾留を必要としない処理品の搬入手段を設けた、請求項２４に記載の還元処理装置。
【請求項２６】
前記反応室と前記真空還元室との間の前記不活性ガスパージ室に、乾留及び水性ガス反応処理を必要としない処理品の搬入手段と、乾留及び水性ガス反応処理後真空還元処理を必要としない処理品の搬出手段とを設けた、請求項２４に記載の還元処理装置。
【請求項２７】
前記冷却室において冷却に用いる不活性ガス中に、０.１Ｔｏｒｒ〜２０Ｔｏｒｒの範囲で還元ガスが供給される、請求項２１に記載の還元処理装置。
【請求項２８】
前記反応室及び他の部分から発生するＣＯ２を除去する手段を付設した、請求項２１に記載の還元処理装置。
【請求項２９】
前記還元ガス発生手段によって発生させた還元ガスを利用して発電を行う燃料発電装置を付設した、請求項２１に記載の還元処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、還元処理方法及び還元処理装置、より詳細には、例えば、製鉄中に生ずる種々の酸化物、医療廃棄物、アスベスト等の公害品その他各種の廃棄物、酸化物、再利用品等を処理して、鉄、亜鉛、鉛、銅その他の有価金属を還元分離し、あるいは、還元蒸発分離して高純度に回収し、同時に、ダイオキシン、ＰＣＢ等の有害酸化物を無害化するための、還元処理方法及び還元処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有価金属を効率的に回収するための方法が種々提案されている。例えば、鉄の酸化物や亜鉛酸化物から鉄や亜鉛を高純度に回収する方法としては、回転炉床炉を用いる方法（以下「ＲＨＦ法」とする）が知られている。このＲＨＦ法は、製鉄時にできる酸化物の鉄粉を含む原料と石炭を利用して直接還元鉄（ＤＲＩ）を製造するための方法で、製鉄ダストやスラッジ類は、還元に適した大きさに塊成化されて回転炉内に装入される。回転炉内はバーナーの燃焼熱で高温にされ、塊成化原料は内部のコークスを還元材として還元される。この時、亜鉛分は還元、気化により除去され、二次ダストとして回収され、残った鉄分は、低亜鉛で高金属化率のＤＲＩとして、高炉や溶解炉においてのリサイクルが可能になる。
【０００３】
このＲＨＦ法は、１２００℃以上の高温で処理するものであるので、省エネルギーの面で劣り、また、設備費及びランニングコストが嵩むという問題がある（例えば、特開平１１−２７９６１１号公報、特開２００３−２３６５１７号公報参照）。
【０００４】
また、真空加熱蒸発処理によって有価物を回収する方法が種々提案されている（特許第３１４９２８４号公報、特許第３７６３５５７号公報等）。
【０００５】
しかし、この提案されている方法においては、処理される廃棄物等がある程度限定されていて、処理品の種類に対応して処理の態様が変わるというものではなく、また、有価物の回収と共に、有害物質等の無害化処理等を有効に効率よく処理し得るものでもない。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２７９６１１号公報
【特許文献２】特開２００３−２３６５１７号公報
【特許文献３】特許第３１４９２８４号公報
【特許文献４】特許第３７６３５５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、減圧下で処理することにより沸点を下げることで、比較的低温にての処理が可能となり、設備費及びランニングコストも比較的低廉な方法及び装置であって、家庭ごみ、種々の産業廃棄物、医療廃棄物、酸化物、再利用品等の処理品の種類に対応して、乾留、水性ガス反応処理、真空還元処理等を施すことにより、有価金属の高純度での回収、並びに、ハロゲン化物からの公害物質の除去、排ガス中のＣＯ２ガスの除去等の処理を有効になし得る、還元処理方法及び還元処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、公害物、有価物等を含む廃棄物、酸化物、再利用品等の処理品を処理して無害化すると共に、高純度に有価物を回収するための方法であって、前記処理品をライン内へ搬入する工程、必要に応じて前記処理品を乾留する工程、必要に応じて前記乾留工程を経た処理品に対し、水性ガス反応を起こさせて還元ガスを発生させる反応工程、前記乾留工程及び反応工程を経た処理品、あるいは、前記乾留工程及び反応工程を経ない処理品を、所定温度及び所定真空度にて、還元ガス及び／又は炭素質固体を用い、あるいは、還元ガス及び炭素質固体を用いることなく真空還元処理することにより、還元分離と還元蒸発分離を行う真空還元工程、前記真空還元工程を経た未蒸発還元処理品を冷却する工程、並びに、前記冷却工程を経た処理品を搬出する工程から成ることを特徴とする還元処理方法である。
【０００９】
前記真空還元処理に用いる還元ガスとして、前記乾留工程及び／又は反応工程において発生させた還元ガスを用いるようにすることができる。好ましくは、前記乾留工程の前に予熱工程を含み、前記予熱工程と前記乾留工程間、前記乾留工程と前記反応工程間、前記反応工程と前記真空還元工程間、及び、前記冷却工程と前記搬出工程間にそれぞれ、不活性ガスパージ工程を介在させ、更に、前記ライン内搬入工程に先立ち、処理品を微細化又は粉体化する工程を含める。また、好ましくは、前記乾留工程は、４００〜５００℃までチッ素ベースで常圧加熱昇温させて行うものとされ、前記真空還元工程は、設定温度まで昇温させると共に設定真空度に減圧して、還元分離及び還元蒸発分離を行うものとされる。
【００１０】
更に、前記反応工程における反応は、前記乾留工程において生成されるコークスその他の炭素質固体及び水分を利用して行なうものとすることができ、前記乾留工程は、常圧チッ素ベースで加熱昇温を行なうものとし、前記反応工程は、該工程において発生するＣＯ２を除去する工程を含むものとすることができる。また、前記冷却工程において用いる不活性ガス中に、０.１Ｔｏｒｒ〜２０Ｔｏｒｒの範囲で還元ガスを供給することが好ましい。前記乾留工程及び／又は反応工程において発生させた還元ガスは、燃料発電用に利用することができる。
【００１１】
前記処理品は、例えば合金であり得る。処理対象となる合金として、例えば、黄銅（真鍮）を挙げることができ、その場合は、前記真空還元工程において、先ず処理温度を５５０℃〜６５０℃に設定してＺｎを蒸発分離回収し、次いで、処理温度を９５０℃〜１０００℃に設定してＰｂを蒸発分離回収し、残渣として高純度のＣｕを回収することができる。前記真空還元工程を経た鉄を含む処理品から高純度の鉄を回収するために、該処理品を破砕又は粉砕した後磁気吸着その他の分離手段によって鉄と不純物とを分離することができる。
【００１２】
上記課題を解決するための請求項１５に記載の発明は、処理品に含まれる水分とカーボン及びカーボン化合物とから還元ガスを生成する工程と、前記工程で生成された還元ガスを用いて前記処理品その他の酸化物を還元する工程とから成る還元処理方法である。
【００１３】
また、上記課題を解決するための請求項１６に記載の発明は、製鉄過程で生ずる、湿粉鉱、シックナースラッジ又は集塵ダスト中に含まれる水分とカーボン又はカーボン化合物を利用して還元ガスを生成する工程と、前記工程で生成された還元ガスを用いて酸化物を還元する工程とから成る還元処理方法である。この場合、前記還元ガスを生成するための水性ガス転化反応における触媒として、製鉄過程で生ずる湿粉鉱、シックナースラッジ又は集塵ダスト中に含まれる酸化鉄、酸化クロム、酸化カルシウム等の酸化物を利用することができ、
また、前記酸化物の還元工程において、メタノール、エタノール等の低級アルコールを供給して分解させて、還元を補助させると共に水性ガス転化反応を促進させることができる。その場合のメタノールとして、メタノール水溶液を用いることもある。
【００１４】
上記課題を解決するための請求項２０に記載の発明は、公害物、有価物等を含む廃棄物、酸化物、再利用品等の処理品を処理して無害化すると共に、高純度に有価物を回収するための装置であって、少なくとも前記処理品を処理して還元ガスを発生させるための手段と、前記還元ガス発生手段によって発生させた還元ガスを用いて前記処理品を真空還元処理する手段とを含むことを特徴とする還元処理装置である。
【００１５】
また、上記課題を解決するための請求項２１に記載の発明は、公害物、有価物等を含む廃棄物、酸化物、再利用品等の処理品を処理して無害化すると共に、高純度に有価物を回収するための装置であって、前記処理品をライン内へ搬入する手段、必要に応じて前記処理品を乾留するための乾留室、必要に応じて前記乾留処理した処理品に対し、水性ガス反応を起こさせて還元ガスを発生させるための反応室、前記水性ガス反応を起こさせた処理品又は前記乾留処理及び前記水性ガス反応処理を経ない処理品を、所定温度及び所定真空度にて、還元ガス及び／又は炭素質固体を用いあるいはこれらを用いることなく真空還元処理して還元分離と還元蒸発分離を行うための真空還元室、前記真空還元処理した未蒸発還元処理品を冷却するための冷却室、及び、前記冷却処理した処理品を搬出する手段、をこの順に配設して成る還元処理収装置である。
【００１６】
前記真空還元室において用いる還元ガスとして、前記乾留室及び／又は反応室で発生させた還元ガスを用いることができる。好ましくは、前記乾留室の前に予熱室を配設し、前記予熱室と前記乾留室間、前記乾留室と前記反応室間、前記反応室と前記真空還元室間、及び、前記冷却室と前記搬出手段間にそれぞれ、不活性ガスパージ室を配置する。また、好ましくは、前記乾留室と前記反応室との間の前記不活性ガスパージ室に、カーボンを主体とする処理品その他の乾留を必要としない処理品の搬入手段を設け、前記反応室と前記真空還元室との間の前記不活性ガスパージ室に、乾留及び水性ガス反応処理を必要としない処理品の搬入手段と、乾留及び水性ガス反応処理後真空還元処理を必要としない処理品の搬出手段とを設ける。
【００１７】
更に好ましくは、前記冷却室において冷却に用いる不活性ガス中に、０.１Ｔｏｒｒ〜２０Ｔｏｒｒの範囲で還元ガスが供給され、前記反応室及び他の部分から発生するＣＯ２を除去する手段を付設し、更に、前記還元ガス発生手段によって発生させた還元ガスを利用して発電を行う燃料発電装置を付設する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は上述したとおりであって、減圧下で沸点を下げて処理を行うため、比較的低温にての処理が可能で、設備費及びランニングコストも比較的低廉な方法及び装置であり、しかも、種々の家庭ごみ、産業廃棄物、医療廃棄物、酸化物、再利用品等の処理品の種類に対応して、乾留、水性ガス反応処理、真空還元処理等を施すことにより、金属を含む酸化物等の還元分離及び還元蒸発分離処理による有価金属の高純度での回収、及び、ハロゲン化物からの公害物質の除去、排ガス中のＣＯ２ガスの除去を有効になし得るものであり、特に、乾留室及び反応室で発生させた還元ガスを用いることで、上記各処理を有効且つ効率よくなし得る効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明を実施するための最良の形態につき、添付図面に依拠して説明する。本発明に係る還元処理方法は、家庭ごみ、公害物、有価物等を含む廃棄物、酸化物、再利用品等の処理品を処理して無害化すると共に、高純度に有価物を回収するための方法であって、処理品に含まれる水分とカーボン及びカーボン化合物とから還元ガスを生成する工程と、前記工程で生成された還元ガスを用いて前記処理品その他の酸化物を還元する工程とから成るものである。
【００２０】
より詳細には、本発明に係る還元処理方法は、家庭ごみ、公害物、有価物等を含む廃棄物、酸化物、再利用品等の処理品を処理して無害化すると共に、高純度に有価物を回収するための方法であって、前記処理品をライン内へ搬入する工程、必要に応じて前記処理品を乾留する工程、必要に応じて前記乾留工程を経た処理品に対し、水性ガス反応を起こさせて還元ガスを発生させる反応工程、前記乾留工程及び反応工程を経た処理品、あるいは、前記乾留工程及び反応工程を経ない処理品を、所定温度及び所定真空度にて、還元ガス及び／又は炭素質固体を用い、あるいは、還元ガス及び炭素質固体を用いることなく真空還元処理することにより、還元分離と還元蒸発分離を行う真空還元工程、前記真空還元工程を経た未蒸発還元処理品を冷却する工程、並びに、前記冷却工程を経た処理品を搬出する工程から成ることを特徴とするものである。
【００２１】
図１は上記本発明に係る方法を実施するための本発明に係る装置の概略構成図であり、それは、未処理品の搬入から処理済品の搬出までが、１つの処理ラインに組み込まれたものであり、更に、ＣＯ２ガスを除去するためのガス処理装置を付設して成るものである。
【００２２】
図中１は、本装置において還元処理する処理品の未処理分をストックする未処理品ストックヤードであり、２は、処理済品をストックする処理済品ストックヤードである。未処理品ストックヤード１内の処理品は、自走駆動ローラーで構成される搬入ライン３に組み込まれた積込機４によって搬入ライン３に搬入され、計量機５を経て所定量計量された後、隣接する予熱炉６に送り込まれて予熱される。処理品は、処理効率を高めるために、本装置に搬入する前に予め微細化又は粉体化しておくことが好ましい。予熱炉６は、後続の乾留工程に先立ち、処理品が酸化しない程度（通例５０〜１５０℃）まで処理品を加熱するためのものである。
【００２３】
予熱炉６に続いて、真空ポンプを備えていて、不活性ガス（通例チッ素ガス）のパージを行う第１パージ室７が設置される。第１パージ室７においては、予熱炉６で予熱された処理品を搬入した後、不活性ガスを供給してのガス置換が行なわれる。ガス置換に伴って第１パージ室７から排出される活性ガスは、別途ガス処理装置により処理される。
【００２４】
第１パージ室７の出口側には、真空扉８を介して常圧の乾留室９が連設される。この乾留室９においては、有機物を含む処理品の酸化を防ぐと共に昇温速度を速めるために、チッ素ベースでの乾留処理が行なわれる。即ち、乾留室９内においては、４００〜５００℃までチッ素ベースによる常圧加熱昇温が行われ、これにより、比較的低温で蒸発分解する成分、例えばＨｇ、Ｋ、Ｎａ、Ｈ２Ｏ、ハロゲン化物等の不純物が常圧除去されると共に、ＣＯとＨ２の合成ガスが得られる。乾留室９には、凝縮装置１０を介してガス処理装置１１が接続される。このガス処理装置１１において、ＮＯｘ、ＳＯｘ、有害ハロゲン化物等の処理がなされ、同時にＣＯ２が、別途装備されるＣＯ２除去装置３６によって処理される。
【００２５】
反応室１６においては、上記乾留によって発生する処理品中のカーボン及びＨ２Ｏから、約１０００℃で起こる水性ガス反応（Ｃ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋Ｈ２）及び約５００℃で起こる水性ガス転化反応（ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２）を利用して、還元ガス又は他の反応ガスとして利用するためのＣＯとＨ２の合成ガスを発生させる。本発明に係る方法は、このように、有機物の乾留炭素を利用して、ＲＨＦ法の場合よりは低い５００〜１０００℃の高温中でＣＯとＨ２の合成ガスを得て利用に供するものであるため、省エネ効果があり、また、廃棄物の有効利用に寄与するものといえる。
【００２６】
上記乾留処理により得られたＣＯとＨ２の合成ガスは、種々の用途に利用することができる。例えば、本装置の各加熱室の加熱用として、又は、後述する本装置の反応室１６及び真空還元室２３における還元ガス用として、あるいは、外部発電用、燃料用等としての利用が考えられる。
【００２７】
乾留室９の出口側には、真空扉１２を介し、直接反応室１６が連設されることもあるが、図１に示す例のように、反応室１６の前に、第１パージ室７と同様の構成の第２パージ室１３を介在させることが好ましい。そして、第２パージ室１３には搬入路１４を設け、乾留処理を必要としないピッチ、タール、カーボン等のカーボンを主成分とする処理品その他の乾留を必要としない処理品を、乾留室９を通すことなく搬入路１４から第２パージ室１３を通して搬入し得るようにする。
【００２８】
反応室１６は、真空扉１５を介して第２パージ室１３に連設される。反応室１６においては、上述したように、ガス処理装置１１から導入されるＨ２、ＣＯ及びＨ２Ｏを利用して、水分をコントロールしつつ上記水性ガス反応及び水性ガス転化反応を起こさせることによって、還元ガスを発生させる。ここで発生した還元ガスは、後続の真空還元室２３において利用することができる。
【００２９】
この反応において水分及びカーボンの発生がない、あるいは、不足するような処理品の場合には、単体のカーボンと水分を追加することにより、あるいは、上記反応を促進させることにより、ＣＯとＨ２の合成ガスを得る。更に、水を高温で直接分解したり、電気分解したりして得られたＨ２ガス、又は付設される水素発生装置３４から供給されるＨ２単体ガスを利用することとすることもできる。この場合、金属や金属酸化物等の触媒を利用して、反応を促進させることとしてもよい。
【００３０】
乾留室９及び／又は反応室１６内で発生した還元ガスの一部は、凝縮装置１７及び真空ポンプ１８を介して回収され、還元ガスとして、発電用、燃料用、メタノール・エタノール等の合成用等として利用される。また、そのＨ２ガスの一部を２相式燃料発電装置１９に導入して、燃料発電に利用することもできる。そして、この場合、２相式燃料発電装置１９における発電を利用して反応室１６の電源とし、また、そこで発生したＨ２Ｏを反応室１６内における反応に利用することができる。
【００３１】
反応室１６には、真空扉２０を介して第３パージ室２１が連設される。第３パージ室２１は、第１及び第２パージ室７、１３と同様のチッ素ガスパージ機能を有すると共に、真空パージ機能を有するものである。即ち、第３パージ室２１には真空扉２２を介して真空還元室２３が連設されるので、処理品を真空還元室２３に搬入する際に、真空還元室２３内の真空度を低下させないように、第３パージ室２１内を真空状態にする必要があるのである。そして、第３パージ室２１内の真空度をポンプ類だけではコントロールできない場合には、不活性ガス（通例チッ素ガス又はアルゴンガス）が供給される。第３パージ室２１は、ガスパージ室と真空パージ室とに区分けされることもある。
【００３２】
乾留処理品で有価物を有しないものは、反応室１６に通して還元ガスを発生させた後、真空還元室２３に導入することなく、第３パージ室２１に設けた搬入・搬出路３５から搬出する。
【００３３】
一方、処理品が金属酸化物や金属のみの場合のように、乾留室９及び反応室１６を通す必要のない場合には、真空還元室２３に通じる第３パージ室２１の搬入・搬出路３５から、直接真空還元室２３内に導入するようにする。
【００３４】
真空還元室２３内には、乾留室９で発生した還元ガスがガス処理装置１１を介して、また、反応室１６で発生した還元ガスが直接導入される。そして、設定温度に昇温すると共に、設定真空度に減圧しつつ還元ガスを供給することにより、処理品が還元分離又は還元蒸発分離し、不純物が除去されて、有価物を純度の良い製品として回収することが可能となる。
【００３５】
真空還元室２３においては、設定温度（例えば１１００℃）、設定真空度（例えば、昇温時０．００１Ｔｏｒｒ以上で還元ガスパーシャル時０．００１Ｔｏｒｒ）及び設定時間で還元処理が行なわれ、比較的高温で蒸発分解する成分が還元分離ないし還元蒸発分離される。かくして不純物が除去され、有価物を純度の良い製品として回収することが可能となる。
【００３６】
真空還元室２３からの有価物の回収は、回収装置２４によって凝縮することによって行なわれ、真空ポンプ２５によって吸出される公害物は、ガス処理装置に送られて処理される。また、別途ＣＯ２除去装置を設置してＣＯ２を、例えばＣａＣＯ3として除去することで、究極的には温暖化防止に寄与することとなる。
【００３７】
真空還元室２３の出口側には真空扉２６を介して冷却室２７が連設される。冷却室２７内には、冷却水を通流させるためのフィンチューブ等の冷却手段が配備される。冷却ガスとしてはチッ素ガスを用いるが、還元処理品の酸化を防止しつつ、ダイオキシンの再発防止のために、還元ガスを０．００１％以上、好ましくは０．０５％〜０．５％の範囲で混入することが好ましい。
【００３８】
冷却室２７には、真空扉２８を介して第４パージ室２９が連設され、第４パージ室２９は、真空扉３０を介して搬出ライン３１に連結される。搬出ライン３１の終端部には反転機３２が設置されていて、還元処理されて冷却された処理済品は、この反転機３２によって処理済品ストックヤード２に投入される。
【００３９】
なお、チッ素ガスの供給にガスボンベを用いることなく、別途チッ素ガス発生装置３３を配備し、そこで発生させたチッ素ガスを、乾留室９、反応室１６及び各パージ室７、１３、２１、２９に導入し、また、還元処理品を冷却するために、冷却室２７に導入することとしてもよい。
【００４０】
本発明に係る方法及び装置における処理例を挙げると、例えば、複数の金属を含有する酸化合金等の合金を回収する場合は、真空還元室２３内において減圧しつつ還元ガスを供給し、室内を、順次回収しようとする金属それぞれの蒸気圧温度及び真空度に設定していき、金属ごとに還元分離ないし還元蒸発分離を行うことで、順次回収していくことができる。例えば、黄銅（真鍮）の場合は、還元ガスを含むあるいは含まない真空下で、黄銅中のＺｎを５５０℃〜６５０℃で蒸発分離回収し、次いで、Ｐｂを９５０℃〜１０００℃で蒸発分離回収し、残渣として高純度のＣｕを回収する。
【００４１】
前記真空還元工程を経た鉄を含む処理品から鉄を回収する場合、該処理品を破砕又は粉砕した後磁気吸着、その他任意の分離手段によって鉄と不純物とを分離することにより、高純度の鉄を回収することができる。
【００４２】
また、製鉄過程で生ずる、湿粉鉱、シックナースラッジ又は集塵ダスト中に含まれる水分（１０〜３０％）とカーボン又はカーボン化合物（１〜２０％）を利用し、水性ガス反応及び水性ガス転化反応によって還元ガスを生成させ、この生成させた還元ガスを用いて酸化物を還元するようにすることができる。
【００４３】
この場合、還元ガスを生成するための水性ガス転化反応における触媒として、２００〜２５０℃の反応には酸化カルシウム、酸化亜鉛、酸化クロム等の、また、４００〜５００℃の反応には酸化鉄や酸化クロム等の酸化物が用いられる。なお、その場合の触媒として、製鉄過程で生ずる湿粉鉱、シックナースラッジ又は集塵ダスト中に含まれる酸化鉄、酸化クロム、酸化カルシウム等の酸化物を利用することもできる。
【００４４】
真空還元室２３内における酸化物の還元工程において、真空還元室２３内にメタノール、エタノール等の低
級アルコールを供給して分解させ（ＣＨ３ＯＨ→ＣＯ＋２Ｈ２）、このＣＯ＋２Ｈ２を直接還元ガスとして利用し、あるいは、水性ガス転化反応用ガスとして利用して反応を促進させることができる。また、水分の少ない処理品の場合は、メタノールとしてメタノール水溶液を用いることが有効である。なお、この反応で生ずるＣＯ２ガスは、エタノールアミンや炭酸カルシウム溶液で吸収処理することができる。
【００４５】
上記のとおり本願発明に係る方法及び装置においては、処理品の種類に応じ、必要に応じて先ず乾留処理をし、また、必要に応じて水分をコントロールしながら水性ガス反応処理をすることにより、一部の有価金属を回収すると共に還元ガスを発生させ、この還元ガスを用いて、あるいは、他から導入した還元ガスを用いて処理品を真空還元処理して還元分離ないし還元蒸発分離を行うことで、有価物を回収すると共に、ハロゲン化物等の有害物質の無害化処理を行うものであり、処理に無駄がなくて非常に高効率なものということができる。
【００４６】
そして、本発明に係る方法及び装置は、合金や鉄製造時の残渣からの還元分離、レントゲンフィルムからの銀の還元回収、１７００℃でのアスベストの無公害化、有価物を含むスラッジダスト品、切削・研磨・切断時に生ずる金属くず中の金属酸化物の還元回収、その他、利用範囲は多岐に亘り、また、排ガス処理で、ＮＯｘ、ＳＯｘ、有害ハロゲン化物の処理に加え、ＣＯ２を回収処理するものであるため、究極的には地球の温暖化防止に寄与し得るものということができる。
【００４７】
下記表１は、本発明に係る方法により、処理品である高炉湿粉鉱、転炉シックナースラッジ、及び、電気炉集塵ダストを、それぞれ次の条件で真空還元処理した結果を示すものである。
・真空還元室２３の有効径：  ６００Ｗ×９００Ｌ×５００Ｈ
・処理量：  ３ｋｇ
・処理温度：  １１００℃
・真空度：  ０．００３Ｔｏｒｒ
・処理時間：  ３Ｈｒ
【００４８】
［表１］
2009263728.tif 000003
【００４９】
また、下記表２は、本発明に係る真空還元処理方法による回収率と、上記従来のＲＨＦ法による回収率の比較表である。
［表２］
2009263728.tif 000004
【００５０】
上記表２からは、本発明に係る方法によって高炉湿粉鉱を処理した場合、鉄の回収率が９８％で亜鉛の回収率が１００％と極めて高いのに対し、ＲＨＦ法による処理の場合は、鉄の回収率が７０〜８５％で亜鉛の回収率が９０〜９７％と、共に低い。両方法においてこのように差が出るのは、本発明に係る方法の場合は、Ｈ２Ｏ２０．８％とカーボン２０％とが混入されているため、水性ガスが発生し、減圧下においてＨ２とＣＯの還元ガスによる還元力が増大すると同時にカーボンの還元力が増加され、カーボンとの直接反応が促進されるためと考えられる。また、高炉湿粉鉱は粉状で還元されやすいという点も大いに関係している。なお、ＲＨＦ法の場合は、本発明に係る方法のような減圧処理ではないために還元力が弱く、処理中及び冷却時等において酸化が起こりやすいという欠点がある。
【００５１】
そして、転炉スラッジの処理において鉄の回収率が３４％と低いのは、水分は十分であってもカーボン含有物が少ないために水性反応が起こりにくく、カーボンによる還元力が弱いためであり、また、それがペレット状で大きいことも関係していると考えられる。更に、電炉ダストの場合は、高炉湿粉鉱よりも大きなペレットで、水分及びカーボンの含有率が他の処理品に比べて少ないために水性反応が起こりにくく、鉄及び亜鉛共に、回収率は著しく低いものとなっている。
【００５２】
以上の結果から、還元ガス及び炭素質固体を用いて真空還元処理する本発明に係る方法の有効性を、十分に窺い知ることができるであろう。そして、上記のとおり、転炉スラッジ及び電気炉ダストの場合のＦｅ及びＺｎの回収率が低いのは、高炉湿粉鉱の場合に比較してカーボンの含有率が低いためと考えられる。このことを実証するために、カーボン及びＨ２及びＣＯの還元ガスを直接処理品へ添加することにより、炭素還元作用及び還元ガス還元作用によってＺｎＯ、ＦｅＯ等の酸化物の還元が促進されて、Ｆｅ及びＺｎの回収率が高まることの確認試験を、下記処理条件により実施してその結果を観察した。
【００５３】
［表３］減圧還元ガスによる電気炉集塵ダストの還元確認試験結果
2009263728.tif 000005
［処理条件］処理品：電気炉集塵ダスト
・真空炉：有効径  ６００Ｗ×９００Ｌ×５００Ｈ
・真空度：０.００３Ｔｏｒｒ
・処理時間：３ｈｒ
・処理量：３ｋｇ
・処理品の粒度：５０メッシュ
・処理温度：１１００℃
※還元ガス：ＣＯ（５０％）・Ｈ２ガス（５０％）
【００５４】
［表４］炭素による還元作用の確認試験結果
2009263728.tif 000006
［処理条件］処理品：転炉シックナースラッジ
・真空炉：有効径  ６００Ｗ×９００Ｌ×５００Ｈ
・真空度：０．００３Ｔｏｒｒ
・処理時間：３ｈｒ
・処理量：３ｋｇ
・処理品の粒度：５０メッシュ
・処理温度：１１００℃
※Ｃ＝２０．１％
【００５５】
表３及び表４の試験結果から明らかなように、カーボン及び還元ガスの含有率を考慮することにより、Ｚｎ及びＦｅの回収率を著しく向上させることができた。これは、下記の炭素、ＣＯ、Ｈ２等の還元反応によってもたらされた結果と推定される。
（１）ＦｅｎＯｍ＋ｍＣ→ｎＦｅ＋ｍＣＯ（炭素直接反応）
（２）ＦｅｎＯｍ＋ｍＣＯ→ｎＦｅ＋ｍＣＯ２（水性ガス還元装置）
（３）ＺｎＯ＋Ｃ→Ｚｎ＋ＣＯ（炭素直接反応）
（４）ＺｎＯ＋ＣＯ→Ｚｎ＋ＣＯ２（水性ガス還元反応）
（５）ＦｅＯ＋Ｈ２→Ｆｅ＋Ｈ２Ｏ（水性ガス還元反応）
（６）ＺｎＯ＋Ｈ２→Ｚｎ＋Ｈ２Ｏ（水性ガス還元反応）
（７）Ｃ＋ＣＯ２→２ＣＯ（カーボン反応）
（８）Ｃ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋Ｈ２（水性ガス発生反応）
【００５６】
以上の結果からしても、還元ガス及び炭素質固体を用いて真空還元処理する本発明に係る方法の有効性を、十分に窺い知ることができるであろう。
【００５７】
この発明をある程度詳細にその最も好ましい実施形態について説明してきたが、この発明の精神と範囲に反することなしに広範に異なる実施形態を構成することができることは明白なので、この発明は添付請求の範囲において限定した以外はその特定の実施形態に制約されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る方法を実施するための本発明に係る装置の構成例の概略図である。
【符号の説明】
【００５９】
１    未処理品ストックヤード
２    処理済品ストックヤード
３    搬入ライン
４    積込機
５    計量機
６    予熱炉
７    第１パージ室
８    真空扉
９    乾留室
１０    凝縮装置
１１    ガス処理装置
１２    真空扉
１３    第２パージ室
１４    搬入路
１６    反応室
１７    凝縮装置
１８    真空ポンプ
１９    ２相式燃料発電装置
２０    真空扉
２１    第３パージ室
２２    真空扉
２３    真空還元室
２４    回収装置
２５    真空ポンプ
２６    真空扉
２７    冷却室
２８    真空扉
２９    第４パージ室
３０    真空扉
３１    搬出ライン
３２    反転機
３３    チッ素ガス発生装置
３４    水素ガス発生装置
３５    搬入・搬出路
３６    ＣＯ２除去装置
【図１】
2009263728.tif 000007