(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワ−クをショットブラストして得られた亜鉛ショットブラスト集塵ダストを、少なくともワ−クに由来する鋳バリと、亜鉛粉と、に分離したのち、分離した亜鉛粉から酸化亜鉛粉末を回収する亜鉛ショットブラスト集塵ダストの回収処理方法であって、
篩の開き目を亜鉛ショットブラスト集塵ダスト中に含まれるワ−クの金属粉、鋳バリのサイズ、量及び目標とする篩い分け後の亜鉛含有量に応じて選定する篩い分けを行った後、中性雰囲気下又は還元性雰囲気下で６００〜１,４００℃に加熱し、気化・凝集させる分離工程と、
分離した亜鉛粉を加熱・気化させた後、気化した亜鉛を空気又は酸素を含む気体により酸化させるか、あるいは分離した亜鉛粉を３５０〜１、４００℃で加熱しながら空気又は酸素を含む気体により酸化・気化させる酸化工程
とを含むことを特徴とする亜鉛ショットブラスト集塵ダストの回収処理方法。
【請求項２】
前記分離工程における加熱の際に、１×１０−２〜１×１０４Ｐａの範囲の減圧を行う請求項１記載の亜鉛ショットブラスト集塵ダストの回収処理方法。
【請求項３】
分離したワ−クの鋳バリを再溶解して鋳造粗材とする工程を含むことを特徴とする請求項１または２記載の亜鉛ショットブラスト集塵ダストの回収処理方法。 
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、亜鉛ショットブラスト集塵ダストの回収処理方法に係わり、詳しくは亜鉛ショットブラスト集塵ダストを高純度酸化亜鉛粉末などにして回収する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、亜鉛ショットブラストは、アルミニウムダイキャスト製品などの鋳バリ取りあるいは表面粗さの調整に広く用いられている。ショットブラストの投射材として用いられる亜鉛ショットは、一般的に循環使用され、研削能力のなくなった破砕あるいは磨滅した亜鉛ショットは粉塵などと一緒に集塵ダストとしてショットブラスト装置に付属した集塵機により捕集される。しかしながら、この集塵ダストは、その大部分が埋立処分されているのが現状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、これらの問題に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、埋立処分されている亜鉛ショットブラスト集塵ダストを付加価値の高い製品として回収する方法を提供するにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係る亜鉛ショットブラスト集塵ダストの回収処理方法は、ワ−クをショットブラストして得られた亜鉛ショットブラスト集塵ダストを、少なくともワ−クに由来する鋳バリと、亜鉛粉と、に分離したのち、分離した亜鉛粉から酸化亜鉛粉末を回収する亜鉛ショットブラスト集塵ダストの回収処理方法であって、篩の開き目を亜鉛ショットブラスト集塵ダスト中に含まれるワ−クの金属粉、鋳バリのサイズ、量及び目標とする篩い分け後の亜鉛含有量に応じて選定する篩い分けを行った後、中性雰囲気下又は還元性雰囲気下で６００〜１,４００℃に加熱し、気化・凝集させる分離工程と、分離した亜鉛粉を加熱・気化させた後、気化した亜鉛を空気又は酸素を含む気体により酸化させるか、あるいは分離した亜鉛粉を３５０〜１、４００℃で加熱しながら空気又は酸素を含む気体により酸化・気化させる酸化工程とを含むことを特徴とする。
本発明によれば、埋立処分されている亜鉛ショットブラスト集塵ダストを、高付加価値の酸化亜鉛粉末として回収し、埋め立て処分をなくすことができる。
【０００９】
なお、高純度酸化亜鉛粉末を回収するためには、以下のような手段を用いることができる。
【００１０】
まず、亜鉛ショットブラスト集塵ダストの分離工程として篩による篩い分けを用いて、該篩の開き目を亜鉛ショットブラスト集塵ダスト中に含まれるワ−クに由来する鋳バリのサイズ、量及び目標とする篩い分け後の亜鉛含有量に応じて選定することができる。
この分離工程によれば、鋳バリのサイズ、量及び目標とする篩い分け後の亜鉛含有量を篩の開き目に応じて選定するため、後工程に最適な亜鉛含有量を確保できる。
【００１１】
尚、鋳バリのサイズは亜鉛ショットの磨耗粉、破砕あるいは磨滅した亜鉛ショットのサイズより著しく大きく、重量的にも重いことから、一般的には開き目は５００μｍ以下が好ましく、より好ましくは開き目を２５０μｍとする。開き目が５００μｍより大きいと、鋳バリの混入が多くなり、好ましくない。
また、分離工程には、その他の機械的方法である選鉱分野で用いられている篩い分け、風力選別あるいは重力選別等の方法又はそれらの組み合わせが適用可能である。
【００１２】
また、亜鉛ショットブラスト集塵ダストの分離工程として、中性雰囲気下又は還元性雰囲気下で６００〜１,４００℃に加熱することができる。亜鉛の沸点が９０７℃であるのに対し、アルミニウム、シリコン及び銅のそれぞれの沸点は、２,４７０℃、２,３６０℃及び２,５７０℃と著しく高い。従って、窒素ガス等の中性雰囲気下又は還元性雰囲気下で亜鉛ショットブラスト集塵ダストを６００〜１,４００℃の温度範囲に加熱することにより、亜鉛を選択的に気化・凝集させて高純度の亜鉛を回収することができるのである。
この工程によれば、機械的な篩を用いることなく高純度酸化亜鉛粉末の原料を分離できる。
【００１３】
尚、この加熱の際に、１×１０-2〜１×１０4Ｐａの範囲の減圧を用いれば、効率よい分離が可能である。さらにまた、分離の際に、篩い分けを行った後中性雰囲気下又は還元性雰囲気下で４２０〜１,４００℃に加熱することにより、更に効率的な分離が可能である。特に１×１０-2〜１×１０4Ｐａの範囲の減圧を利用することにより、亜鉛が溶融状態となる４２０℃〜１,４００℃の温度範囲で分離が可能となる。
本発明によれば、大きい鋳バリを篩で分離し、その後の加熱により亜鉛の沸点及び蒸気圧が他の金属成分と著しく異なることを利用するのである。
【００１４】
さらに、分離した原料を酸化・気化させる酸化工程として、加熱温度が３５０〜１、４００℃とすることができる。酸化工程は、分離工程で作製した原料である金属亜鉛を酸化させて酸化亜鉛粉末とする工程である。
この酸化工程においては、得られる酸化亜鉛粉末の粒子サイズは、加熱温度及び酸素の供給量の影響を受けるため、必要とされる酸化亜鉛粉末の粒子サイズに応じて、加熱温度及び酸素の供給量を調整する。尚、加熱温度としては３５０〜１,４００℃の範囲が好ましい。
【００１５】
この酸化工程には、亜鉛の沸点が低く蒸発し易い性質を利用することが可能である。具体的には、窒素ガス等の中性雰囲気又は還元性ガス雰囲気の加熱気化室内で分離工程で作製した原料を加熱して亜鉛蒸気とし、この亜鉛蒸気をノズルから空気又は酸素を含む気体が供給されている酸化室へ噴出させることにより金属亜鉛を酸化させて酸化亜鉛粉末を回収することができる。この亜鉛の蒸発は、沸点以下の温度でも生じるが、生産性及びコストの観点から加熱温度は９０７〜１,４００℃の範囲が好ましい。
【００１６】
また、金属粉末の比表面積が大きく活性である性質を利用して酸化亜鉛粉末を製造するすることも可能である。即ち、篩などの選鉱分野で用いられている方法により分離した原料は、粉末状で比表面積が大きく活性である。この粉末状の原料を加熱室内で加熱しながらこの加熱室内に空気又は酸素を含む気体を供給して、この亜鉛粉末を酸化・気化させることによりて酸化亜鉛粉末を回収することができる。この場合、得られる酸化亜鉛末の粒子サイズは、加熱温度及び酸素の供給量の影響を受けるため、必要とされる酸化亜鉛粉末の粒子サイズに応じて、加熱温度及び酸素の供給量を調整する必要があり、加熱温度としては３５０〜１,４００℃の範囲が好ましい。
【００１７】
なお、酸化工程で生成した酸化亜鉛粉末は、バグフィルター集塵機などの手段により回収する。回収した酸化亜鉛粉末の粒度が万一粗い場合には、ポットミル等による粉砕にて粒度調整を行う。
【００１８】
【発明実施の形態】
本発明において、亜鉛ショットブラスト集塵ダストとは、亜鉛ショットの摩耗粉、破砕あるいは磨滅した亜鉛ショット及びダイキャスト製品その他ワ−クの金属粉及び鋳バリからなる。その化学組成は通常、亜鉛：８０〜９６質量％、アルミニウム：３〜１９質量％、シリコン、銅その他の合計：約１質量％とを具備する。この組成は亜鉛ショットの種類やワ−クの種類により若干変わるものであるが主な組成は変わらない。また、その粒度分布は１００μｍ以下の粒子が６０質量％程度を占める粉末である。
【００１９】
本発明において、亜鉛ショットとは、１００質量％亜鉛または、９５質量％以上の亜鉛に、銅、マンガンなどの硬度等の調整成分を加えて製造されたものである。
また、本発明においてワ−クとは、アルミ鋳物、アルミダイキャスト製品、マグネシウム鋳物、マグネシウムダイキャスト製品その他の鋳物若しくはダイキャスト製品をいう。材質は問わない。
【００２０】
本発明においてワ−クに由来する鋳バリを分離除去した亜鉛粉とは、１００質量％亜鉛である必要はないが、その大部分が亜鉛である粉末をいう。残部の成分はワ−クの種類及び亜鉛ショットの種類により若干異なるものである。
【００２１】
さらに、本発明において高純度酸化亜鉛粉末とは、９９質量％以上の純度を持つ酸化亜鉛粉末をいう。
【００２２】
さらに、本発明において鋳造粗材とは、鋳造に使用できる程度の組成及び大きさを有するインゴット、鋳塊、ビュレットなどをいう。再溶解するためには、ワ−クに由来する鋳バリ毎に最適な温度及び雰囲気での溶解が必要である。
【００２３】
なお、本発明に金属亜鉛とは、９９質量％以上の金属組成を有する亜鉛をいう。
【００２４】
【実施例１】
図１に亜鉛ショットブラスト集塵ダストの回収処理方法のフロ−チャ−トを示す。
図１において、アルミダイキャスト製品を亜鉛ショットブラストでショットブラストして得た亜鉛ショットブラスト集塵ダスト１を分離工程２によりワ−クに由来する鋳バリ３と、ワ−クの金属粉であるアルミ粉を含む亜鉛粉４と分離した。
【００２５】
分離工程２では、開き目５００μｍの篩で大きな鋳バリ３を除去した後、開き目２５０μｍの篩を用いて、小さな鋳バリ３と、アルミ粉を含む亜鉛粉４と、を分離した。尚、篩を用いた機械的分離では全てを正確に分離することは困難であり、得られた亜鉛粉４の組成は、表１に示す通りである。
【００２６】
【表１】
0003800593.tif 000002
【００２７】
また、それらの粒度分布は表２に示すとおりである。
【００２８】
【表２】
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【００２９】
次いで、分離した亜鉛粉４を酸化工程５で高純度酸化亜鉛粉末６として回収した。
酸化工程は、まず、亜鉛粉４を１×１０Ｐａの減圧下で８００℃に加熱・気化させて、板状の金属亜鉛Ｍを得た。次いで、図２に示すように、この金属亜鉛Ｍの一部を磁性ボード２１に入れて、ガス導入管２２の一端より透明石英管製の反応管２３に窒素ガスを供給しながら上下に設けた発熱体２４、２４により、１,２００℃に加熱した反応管２３内に挿入した。
【００３０】
挿入３分後より、磁性ボード２１内の金属亜鉛Ｍが気化して反応管２３の窒素ガス排出端２５より噴出し、大気中の酸素と反応して白煙を生じ始めた。この間熱電対２６により反応管２３の内部の温度を計測した。この白煙を回収することにより、純度９９.９質量％の高純度酸化亜鉛粉末を得た。尚、前記熱電対２６は反応管２３にシリコンゴム２７により固定されている。
一方、図１において、ワ−クに由来する鋳バリ３は再溶解して鋳造粗材７として回収した。
【００３１】
【参考例】
図３に亜鉛ショットブラスト集塵ダストの回収処理方法の別のフロ−チャ−トを示す。図３において、アルミダイキャスト製品を亜鉛ショットブラストでショットブラストして得た亜鉛ショットブラスト集塵ダスト１を分離工程２によりワ−クに由来する鋳バリ３と、ワ−クの金属粉であるアルミ粉を含む亜鉛粉４と、を分離した。
【００３２】
分離工程２では、開き目２５０μｍの篩を用いて、ワ−クの鋳バリ３と、ワ−クの金属粉であるアルミ粉を含む亜鉛粉４と、を分離した。
次いで、亜鉛粉４を１×１０Ｐａの減圧下で８００℃に加熱・気化させて、表３に示す化学組成の板状の金属亜鉛を得た。
【００３３】
【表３】
0003800593.tif 000004
【００３４】
このようにして、ワ−クをショットブラストして得られた亜鉛ショットブラスト集塵ダストを、ワ−クに由来する鋳バリ３と、ワ−クの金属粉であるアルミ粉を含む亜鉛粉４に分離し、分離した亜鉛粉４を金属亜鉛として回収した。一方、分離したワ−クに由来する鋳バリ３であるアルミ鋳バリを再溶解して鋳造粗材とした。
このようにして、埋め立て処分されていた亜鉛ショットブラスト集塵ダストのほとんど全てを回収することができた。
【００３５】
【実施例２】
図４に亜鉛ショットブラスト集塵ダストの回収方法における別のフローチャートを示す。図４において、アルミダイキャスト製品を亜鉛ショットブラストでショットブラストして得た亜鉛ショットブラスト集塵ダスト１を分離工程２によりワークに由来する鋳バリ３を亜鉛粉４と分離した。
分離工程２では、実施例１と同様な方法を用いた。
次いで、分離した亜鉛粉４を気化工程で、気化させて微細球状亜鉛粉末８として回収した。
【００３６】
気化工程は、図２に示すように、この金属亜鉛Ｍの一部を磁性ボード２１に入れて、透明石英製の反応管２３内に挿入した。その後、ガス導入管２２の一端より反応管２３に窒素ガスを供給しながら上下に設けた発熱体２４、２４により、反応管２３内部の加熱温度を１,２００℃にセットして加熱した。
【００３７】
反応管２３内部の温度が８００℃に前後に到達後から、磁性ボード２１内の溶融した金属亜鉛Ｍが気化し反応管２３の窒素ガス排出端より激しく噴出し出した。これを窒素雰囲気中で冷却回収することにより、亜鉛純度９９.９質量％の微細球状亜鉛粉末８を得た。一方、分離したワークに由来する鋳バリ３は、再溶解することにより鋳物粗材７としてのアルミニウムインゴットとして回収した。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、従来、埋め立て処分されていた亜鉛ショットブラスト集塵ダストを回収することができる。また、廃棄物を原料として用いるため、微細球状亜鉛粉末、高純度の酸化亜鉛粉末などに安価に製造することを可能とするばかりでなく、資源の有効利用の観点からも社会への貢献が大なるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に用いるフロ−チャ−トの一例である。
【図２】  本発明に用いる酸化工程装置の構成図の一例である。
【図３】  本発明にかかわる参考例のフロ−チャ−トの一例である。
【図４】  本発明に用いるフロ−チャ−トの一例である。
【符号の説明】
１  亜鉛ショットブラスト集塵ダスト
２  分離工程
３  ワ−ク金属粉
４  亜鉛粉
５  酸化工程
６  酸化亜鉛粉末
７  鋳造粗材
８  微細球状亜鉛粉末
【図１】
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【図２】
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【図３】
0003800593.tif 000007
【図４】
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