(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体・液体・固体の内の少なくとも一つの状態からなる物質にマイナスの電荷を与える静電投入工程と、
静電投入工程を経てマイナスの電荷を与えられた物質であって、該物質を離隔配置された発光体間に高電圧を加えることにより得られるアーク、火花、プラズマの一つからなる放電エネルギー中に投入して該物質と発光体との電位差により放電雰囲気中に保持させつつ放電エネルギーによる高熱により物質を分子レベルまでに熱化学分解する分子化工程と、
分子化工程で分子レベルまでに熱化学分解された物質を吸着剤で吸着させる物質吸着工程と、
物質吸着工程で吸着した物質を抽出する物質抽出工程と、
物質吸着工程を経た物質を分析しその分析結果により物質吸着工程からの物質を酸化工程に送るか物質分子化工程の上流側へ回帰させるかの判別を行う工程と、により物質の分解抽出を行うことを特徴とする放電エネルギーによる物質抽出法。
【請求項２】
気体、液体、固体のうちの少なくとも一つの状態からなる物質を黒鉛又は炭化珪素の内少なくともいずれか一つからなる発光体を並列又は任意に並べ少なくとも一層に配設した電極間で発生させる放電エネルギーによる高熱により分子化する分子化装置と、該分子化装置により分子レベルまでに分子化された物質を吸着剤で吸着させる物質吸着装置と、該物質吸着装置に吸着された吸着物質を抽出する物質抽出装置と、を具備することを特徴とする、放電エネルギーによる物質抽出装置。
【請求項３】
気体、液体、固体のうち少なくとも一つの状態からなる物質を発光体間で発生させる放電による高熱により分子化する分子化装置と、該分子レベルまでに分解された物質を吸着剤で吸着させる物質吸着装置と、該物質吸着装置で吸着した物質を抽出する物質抽出装置と、該物質吸着装置の下流側に流れるガス成分を分析する分析器と、を具備することを特徴とする、放電エネルギーによる物質抽出装置。
【請求項４】
気体、液体、固体のうち少なくとも一つの状態からなる物質を発光体間で発生させる放電による高熱により分子化する分子化装置と、該分子レベルまでに分解された物質を吸着剤で吸着させる物質吸着装置と、該物質吸着装置で吸着した物質を抽出する物質抽出装置と、該物質吸着装置の下流側に流れるガス成分を分析する分析器と、該分析器が有害成分の物質を検出したときに連動して放電による分子化装置の電源を遮断する自動遮断器及び放電による分子化装置に供される電源回路の過電流や過電圧を検出したときに連動して上記電源を遮断する自動電源遮断器のうち少なくとも一つからなる安全装置と、を具備することを特徴とする放電エネルギーによる物質抽出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家庭生活・農林水産業・製造業・食品加工業・土木建設業などの各種分野の産業活動、工業活動、商業活動、文化活動等に伴って排出される廃棄物や、各種の鉱工業資源を分子レベルまで熱化学分解することによって純粋物質を抽出して、廃棄物の再資源化や、鉱工業資源より高純度の物質を生産する物質の分解抽出方法とこれを実施した物質の分解抽出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、家庭生活・農林水産業・製造業・食品加工業・土木建設業などの各分野において排出される廃棄物は焼却、溶融、固形燃料製造等の方法により処理されており、廃棄物の減量化並びに安定化方法として社会的な認知を得ている。しかしながら、上記の焼却処理ではその処理過程においてダイオキシン等の有害物質が発生するだけでなく、有害物質を含んだ焼却残さが大量に発生しその埋立て処分が必要なために大きな社会問題となつている。現在、上記のような廃棄物の処理方法として実用されているものは、直接埋立てのための処理（破砕、圧縮、固形化など）、焼却を主とする処理（焼却、焼却と熱回収など）、物質回収を主とする処理（堆肥化、金属・プラスチックの回収など）、燃料回収を主とする処理（メタン発酵、固形燃料製造など）などがあるが、焼却や溶融などの熱処理を行い減量化と安定化を目指したものが主流となっている。
【０００３】
一方、廃棄物の処理方法として廃棄物から資源の回収を行うことも試みられているが、現状は得られる資源としては一部の金属類やプラスチック類を除き、熱回収のみが有効となっているだけであり、廃棄物の適切な処理を行い最終処分量の削減を行うことが急務となっていることは周知の通りである。又、科学技術の発展により新たな物質が産み出され、現在知られている物質の数は１０００万種を越えており、工業的に生産されているものだけでも１０万種にのぼっていると云われている。これらの物質が廃棄物として出された場合には、適切な方法で処理が行なわれなければ、これらの物質の中には、難分解性で且つ毒性の高いものもあり、環境を汚染し、人や生物に悪影響を及ぼすおそれのあるものも少なくない。又、鉱工業資源である各種の鉱物資源より純粋物質を抽出するために実用化されている技術では、膨大なエネルギーと装置を必要としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
科学技術の発展に伴い化学物質系の物質が多品種出回り、毒性や人・生物への影響など未確認物質を含有しているおそれがあり、廃棄物として排出されても現在の焼却や溶融などの方法では安全に処理できないおそれがある。焼却法における燃焼温度が低いとダイオキシンが発生するが、その対策としては高温で焼却する焼却炉を採用する方法とダイオキシンを除去する装置を新に設置する方法とがあるが、いずれも莫大な設備投資が必要となる。また、現在の廃棄物処理技術では焼却が中心のために焼却炉設置場所の周辺での廃熱の発生、炭酸ガスの発生、煙の発生、焼却残さの処理などの課題を有している。この結果、ダイオキシンの発生による人・生物に対する影響、炭酸ガスや煙や廃熱による地球温暖化、オゾン層の破壊、酸性雨による森林や土壌や文化財の破壊、水質の悪化等の影響が危倶されており、このような課題を解決するための技術の開発が切望されている。又、産業分野では各種の鉱物資源より、純粋物質をより少ないエネルギーで抽出するための技術の開発が切望されている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、気体・液体・固体の内の少なくとも一つの状態からなる物質を、アーク、火花、プラズマの一つからなる放電エネルギー中に投入して、放電エネルギーによる高熱により物質を分子レベルまでに熱化学分解する分子化工程を有する放電エネルギーによる物質抽出法及びこれを実施した物質抽出装置を実現することにより上記の問題を解決したものである。本発明の構成の特徴は以下のとおりである。本発明の放電エネルギーによる物質抽出法は、気体・液体・固体の内の少なくとも一つの状態からなる物質にマイナスの電荷を与える静電投入工程と、静電投入工程を経てマイナスの電荷を与えられた物質であって、該物質を離隔配置された発光体間に高電圧を加えることにより得られるアーク、火花、プラズマの一つからなる放電エネルギー中に投入して該物質と発光体との電位差により放電雰囲気中に保持させつつ放電エネルギーによる高熱により物質を分子レベルまでに熱化学分解する分子化工程と、分子化工程で分子レベルまでに熱化学分解された物質を吸着剤で吸着させる物質吸着工程と、物質吸着工程で吸着した物質を抽出する物質抽出工程と、物質吸着工程を経た物質を分析しその分析結果により物質吸着工程からの物質を酸化工程に送るか物質分子化工程の上流側へ回帰させるかの判別を行う工程と、により物質の分解抽出を行うことを特徴としている。
【０００６】
また、本発明の放電エネルギーによる物質抽出装置は、気体、液体、固体のうちの少なくとも一つの状態からなる物質を黒鉛又は炭化珪素の内少なくともいずれか一つからなる発光体を並列又は任意に並べ少なくとも一層に配設した電極間で発生させる放電エネルギーによる高熱により分子化する分子化装置と、該分子化装置により分子レベルまでに分子化された物質を吸着剤で吸着させる物質吸着装置と、該物質吸着装置に吸着された吸着物質を抽出する物質抽出装置と、を具備することを特徴としている。また、本発明の放電エネルギーによる物質抽出装置は、気体、液体、固体のうち少なくとも一つの状態からなる物質を発光体間で発生させる放電による高熱により分子化する分子化装置と、該分子レベルまでに分解された物質を吸着剤で吸着させる物質吸着装置と、該物質吸着装置で吸着した物質を抽出する物質抽出装置と、該物質吸着装置の下流側に流れるガス成分を分析する分析器と、を具備することを特徴としている。
【０００７】
また、本発明の放電エネルギーによる物質抽出装置は、気体、液体、固体のうち少なくとも一つの状態からなる物質を発光体間で発生させる放電による高熱により分子化する分子化装置と、該分子レベルまでに分解された物質を吸着剤で吸着させる物質吸着装置と、該物質吸着装置で吸着した物質を抽出する物質抽出装置と、該物質吸着装置の下流側に流れるガス成分を分析する分析器と、該分析器が有害成分の物質を検出したときに連動して放電による分子化装置の電源を遮断する自動遮断器及び放電による分子化装置に供される電源回路の過電流や過電圧を検出したときに連動して上記電源を遮断する自動電源遮断器のうち少なくとも一つからなる安全装置と、を具備することを特徴としている。
【０００８】
さらに、本発明の放電エネルギーによる物質抽出装置は、上記分析器が設計仕様で設定される有害成分の物質を検出したときに連動して放電による分子化装置の電源を遮断する自動電源遮断器及び放電による分子化装置に供される電源回路の過電流や過電圧を検出したしたときに連動して上記電源を遮断する自動電源遮断器のうち少なくとも一つからなる安全装置を有するとよい。また、本発明の放電エネルギーによる物質抽出装置は、上記分子化装置に供給される物質の前処理として粉砕化、粒化、液体化、スラリー化の内少なくともいずれか一つを行なう前処理装置を備えるとよい。さらに、本発明の放電エネルギーによる物質抽出装置は、上記分子化装置で放電に使用される電極間に配設される発光体は直径約ｌ０〜８０ｍｍ好ましくは２０〜４０ｍｍの球で，構成される複数個の発光体を、約０．５〜２０ｍｍ好ましくは１〜５ｍｍの間隔で配設され、電圧ｌ００〜ｌ０００Ｖ好ましくは２００〜４００Ｖ、電流約３００〜１０００Ａ好ましくは４００〜８００Ａで通電するように構成するとよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
【実施例】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の放電エネルギーによる物質抽出法を実施したシステムの一実施例を示す概略説明図である。図１において、Ａは、廃棄物、鉱工業資源などを粉砕物、粒物、液状、スラリー等に加工する前処理行程を行う前処理装置である。Ｂは、物質をアーク、火花、プラズマの一つからなる放電エネルギー中に投入して放電エネルギーによる高熱により物質を分子レベルまでに熱化学分解する分子化工程を行う分子化装置で、Ｂ１は第１分子化装置、Ｂ２は第２分子化装置である。
【００１０】
Ｗは気体・液体・固体の内の少なくとも一つの状態からなる物質にマイナスの電荷を与える静電投入装置である。Ｃは分子レベルまでに熱化学分解された物質を吸着剤で吸着させる物質吸着工程を行う物質吸着装置で、Ｃ１は第１物質吸着工程を行う物質吸着装置、Ｃ２は第２物質吸着工程を行う物質吸着装置である。Ｄは着した物質を抽出する物質抽出工程を行う物質抽出装置である。Ｅは、酸化工程を行うは酸化装置で、Ｅａは酸化手段である。Ｇは、ドレン工程を行うドレン装置である。Ｓｎは分析器、ＲＰは流体ポンプ（吸引ポンプ）、Ｋ１〜Ｋ３は流通管である。Ｔは切換弁、Ｚは搬送手段である。
【００１１】
図１に示す本発明の放電エネルギーによる物質抽出法を実施した装置の動作を以下に説明する。廃棄物、鉱工業資源などの成分の抽出される物質は前処理装置Ａにおいて、粉砕物、粒物、液状、スラリー等の気体、液体、固体のうち少なくとも一つの状態からなる物質に加工処理される。前処理装置Ａで処理された気体、液体、固体のうちの少なくとも一つの状態からなる物質は、シャワー、噴射ノズル、その他のミキシング装置等の搬送手段Ｚ（具体的な手段は図示せず）により搬送され、静電投入装置Ｗを介して次工程の分子化装置Ｂに供給される。静電投入装置Ｗでは気体・液体・固体の内の少なくとも一つの状態からなる物質にマイナスの電荷を与えられる。分子化装置Ｂでは、上記前処理装置Ａで処理された気体、液体、固体のうち少なくとも一つの状態からなる物質を放電による高熱により分子化させる。分子化装置Ｂは、放電エネルギーによる高熱によって物質を分子レベルまでに熱化学分解させる少なくとも一つの分子化装置からなり、図１の実施例では第１分子化装置Ｂ１と第２分子化装置Ｂ２とから構成されている。分子化装置Ｂで分子化された物質は、流通管Ｋｌを介して物質吸着装置Ｃに供給される。
【００１２】
物質吸着装置Ｃでは、分子化装置Ｂの放電エネルギーによる高熱により分子レベルまでに熱化学分解された物質が吸着される。図１の実施例では第１物質吸着装置Ｃｌと第２物質吸着装置Ｃ２とから構成されており、物質吸着装置Ｃで物質の純粋物質の例えば鉄、銀、金、アルミニウム、カルシウム、珪素などの資源が吸着され、残りの成分の概ね水素ガスが第２物質吸着装置Ｃ２より送出される。物質吸着装置Ｃの吸着剤は、活性炭、ゼオライト、硫酸ナトリウム等で構成された非常に径の小さな多数の孔を持ったフィルターで、フィルターの孔の径よりも大きな径を持った物質の分子の通過を阻止することにより分子化された物質を吸着する。このため、物質吸着装置Ｃが吸着分子により満杯になった際、若しくはロット作業が終了した時点では、物質抽出装置Ｄで物質吸着装置Ｃの吸着物質を放出させ吸着剤を再生するようにしている。
【００１３】
物質抽出装置Ｄにより物質吸着装置Ｃの吸着物質を放出させるには、物質吸着装置Ｃを加熱して吸着物質の溶出温度の差を利用して、純粋物質例えば鉄、銀、金、アルミニウム、カルシウム、珪素などの資源を回収する。物質吸着装置Ｃにおいて物質を吸着された残りの成分は、物質吸着装置Ｃの第２物質吸着装置Ｃ２の下流側に設置された流体ポンプＲＰを介して接続された分析器Ｓｎによりダイオキシン、塩素などの有害物質が含有しているかどうかの検出が行われる。分析器Ｓｎによりダイオキシン、塩素などの有害物質を含有していないことが検出されると、分析器Ｓｎの信号により切換弁Ｔを切換えて、第２分子化装置Ｂ２で分子にまで熱化学分解された物質を、流通管Ｋ１より燃焼工程Ｅに供給して、必要に応じて設けられる、例えばニクロム線の電気回路等の，酸化手段Ｅａで、上記の略水素ガスを酸化させ水蒸気Ｇｌとして図１の矢印Ｇｌのように大気中に放出させ、また上記酸化工程Ｅで変化した水Ｇ２はドレン管Ｋ３を介して放出させる。
【００１４】
また、分析器Ｓｎによりダイオキシン、塩素などの有害物質を含有していることが検出された場合には、分析器Ｓｎの信号により切換弁Ｔを切換えて、第２分子化装置Ｂ２で分子にまで熱化学分解された物質を、管Ｋ２を介して第２分子化装置Ｂ２の上流に回帰させて、含有している有害物質を分子にまで熱化学分解する。この場合の回帰位置は、これに限られるものではなく、例えば分子化装置Ｂｌの上流側に回帰するようにしてもよい。尚、上記分析器Ｓｎによるダイオキシンの検出には時間がかかるので、短時間で検出が可能な塩素の検出を行い、上記ガス中の塩素の量が例えば１％以上含有している時に上記ダイオキシンが発生しているものと見なしている。分析器Ｓｎで上記排出される成分にダイオキシン、塩素など有害成分が含有されていない場合には切換弁Ｔを、図１に実線で示した位置に切換えて流通管Ｋ２を遮断し流通管Ｋ１を開き酸化工程Ｅで酸化して水蒸気、水として大気中に排出する。
【００１５】
また、分析器Ｓｎで上記排出される成分にダイオキシンなど有害成分が含まれている場合には上記検出信号により切換弁Ｔを、図１の二点鎖線で示したように酸化工程Ｅへの流通管Ｋｌを遮断し、流通管Ｋ２を介して分子化工程Ｂ２の上流側に供給して、更にダイオキシンなどを吸着せしめて上記の酸水素ガスを発生させ上記のように酸化工程Ｅにおいて酸化させ水蒸気として大気中に放出する。上記酸化装置Ｅは、装置の大きさ（容量）にもよるが、例えば最大でも直径ｌ００ｍｍ、長さ５００ｍｍの円筒型又は角柱の大きさとすることができるので、従来の焼却処理装置の煙突と比較するとそのコストを低減することができると共に、上記装置の全体配置スペースを小さくできるので経済性を向上することができる。
【００１６】
次に、本発明の放電エネルギーによる物質抽出装置のより詳細な構成と動作を、図２から図５を使用して説明する。図２は本発明の放電エネルギーによる物質抽出装置の側面を示す説明図、図３は図２の平面を示す説明図である。図４は図２の分子化装置の内部を５Ａ一５Ａ線に沿う縦断面により示した拡大説明図、図５は図２の分子化装置の壁の構造を示す概略説明図である。図２、図３において、図１と同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。図２、図３において、ＨＪは前処理装置Ａで処理された気体、液体、固体のうちの少なくとも一つの状態からなる物質を分子化装置Ｂに注入する自動散布装置である。Ｘ１、Ｘ２は分子化装置Ｂの放電電極、Ｒは分子化装置Ｂの発光体である。Ｕは物質吸着装置Ｃの吸着剤である。
【００１７】
図１で説明したように、廃棄物や鉱工業用資源など物質は前処理装置Ａで処理されて気体、液体、固体のうちの少なくとも一つの状態からなる物質に加工されて搬送手段Ｚにより、静電投入装置Ｗを介して自動散布装置ＨＪにより放電中の上記分子化装置Ｂに供給される。上記分子化装置Ｂは、第１分子化装置Ｂ１と第２分子化装置Ｂ２とから構成されており、その構造は同一で第１分子化装置Ｂ１と第２分子化装置Ｂ２は流通管Ｋ１により直列に接続されている。分子化装置を二段接続にしたのは、より確実に物質の分子化を行うためである。従って、図２、３に示した分子化装置Ｂでは第１分子化装置Ｂ１と第２分子化装置Ｂ２の二段接続の例を示したが、必要に応じてこの分子化装置の段数は任意に設定することが出来る。
【００１８】
図２、３に示した第１分子化装置Ｂ１（第２分子化装置Ｂ２も同じ）は、図４に示すように、黒鉛または炭化珪秦からなる発光体Ｒが、カーボングラファイトの熱緩衝材の床の上に上記の電極Ｘ１とＸ２との間で所定の間隔を介して、１層に並列に配置されており、発光体Ｒの層を挟んで、分子化装置の壁面に電極Ｘｌ、Ｘ２が設置され、電極Ｘｌ、Ｘ２の間に発光体Ｒが配置された構成となっている。尚、分子化装置Ｂの電極間Ｘｌ、Ｘ２の間に配置される放電の発光体Ｒの配設は、１層に限らず複数の層にしても良く、又その配置方法も任意に設定することが出来る。又、分子化装置Ｂ１の壁構造は、図５に示したように外壁側ＴＯから内壁側ＴＩに向けて、化粧材ＫＰ、断熱材ＤＮ、セラミックＳＰ、キャスタブルＣＢを重層するように構成されており、分子化装置Ｂの内外を遮断して断熱効果のよい壁構造を形成している。
【００１９】
図２、３に示した分子化装置Ｂに、例えば酸化雰囲気（大気状態）で上記の分子化装置Ｂの電極Ｘｌ、Ｘ２に電圧を加えて通電すると、この電極Ｘｌ、Ｘ２間に配設された発光体Ｒの間で放電を発し、この放電エネルギーによる高熱が発生される。自動散布装置ＨＪより注入された物質は、この放電エネルギーの高熱により分子化される。分子化装置Ｂにおいては、自動散布装置ＨＪより注入された物質が分子化されるとその容積が増加するために、分子化装置Ｂ内の圧力が増加し上昇気流が発生し、この圧力と上昇気流により分子化された物質は分子化装置Ｂの排出孔より外部に送り出される。一方、自動散布装置ＨＪより注入された物質は、静電投入装置Ｗによりマイナスの電荷が与えられており、分子化装置Ｂのカーボングラファイトの熱緩衝材の床が接地されているために、その電位差により分子化された物質の圧力と上昇気流に抗して、電極Ｘｌ、Ｘ２間に配設された発光体Ｒの放電の中に引き込まれ分子化が継続される。
【００２０】
次に、上記実施形態で使用される発光体Ｒ、電極Ｘｌ、Ｘ２に通電される電流、電圧について説明する。酸化雰囲気において電極Ｘｌ、Ｘ２間に配設される発光体Ｒは黒鉛、炭化珪素などで構成されている。また、上記発光体Ｒは直径１０〜８０ｍｍ、好ましくは約２０〜４０ｍｍの球で構成され、この発光体Ｒは複数個配設されるが、これは設計仕様により設定され、例えば数百個〜数千個配設される。そして、各発光体Ｒ間の隙間は、０．５〜２０ｍｍ、好ましくは１〜５ｍｍの隙間が存在するように図２に示すように並べて配設される。上記両電極Ｘｌ、Ｘ２に加える電圧は約ｌ００〜ｌ０００Ｖ、好ましくは約２００〜４００Ｖで、流される電流は約３００〜ｌ０００Ａ、好ましくは約４００〜８００Ａになるように設定される。上記の条件で電極Ｘｌ、Ｘ２に通電すると、電極Ｘｌ、Ｘ２間の上記発光体Ｒ間で放電により約３０００℃程度の高温が発される。
【００２１】
そして、図１で説明したように前処理装置Ａで固体状または液体または気体状にした廃棄物または鉱工業資源の物質を静電化して分子化装置Ｂ１に供給すると、廃棄物または鉱工業資源の物質は分子化装置Ｂ１の発光体Ｒに吸引され、上記の約３０００℃の高温によって分子化状態に変化する。上記したように、図２、３に示した、自動散布装置ＨＪから物質を静電化して上記の発光体Ｒ間に設定された量を均一に供給することにより、上記発光体Ｒ間で発する温度でほとんどの物質は分子の状態に分解される。更に分子化装置Ｂ１で分子化された物質は、分子化装置Ｂ２によりより精度高く分子レベルまでに熱化学分解することが出来る。図２、３に示したように分子化装置Ｂ２より発生する分子化された物質は、物質吸着装置Ｃの下流に配設した吸引ポンプＲＰにより吸引され流通管Ｋｌを介して物質吸着装置Ｃに供給される。
【００２２】
物質吸着装置Ｃは、上記分子レベルまで熱化学分解された物質を物質吸着装置Ｃの物質吸着剤Ｕにより吸着させる。ガス吸着装置Ｃは第１物質吸着装置Ｃ１と第２物質吸着装置Ｃ２とから構成されている。第１物質吸着装置Ｃ１と第２物質吸着装置Ｃ２は、その構造は同一で第１物質吸着装置Ｃ１と第２物質吸着装置Ｃ２は流通管Ｋ１により直列に接続されている。物質吸着装置を二段接続にしたのは、より確実に物質の吸着を行うためである。従って、図２、３に示した物質吸着装置Ｃは第１物質吸着装置Ｃ１と第２物質吸着装置Ｃ２の二段接続の例を示したが、必要に応じてこのガス吸着装置の段数は任意に設定することが出来る。第１物質吸着装置Ｃ１（第２物質吸着装置Ｃ２も同一）はその内部に吸着剤Ｕが設置され、分子化された物質を吸着剤Ｕに吸着させる。上記物質吸着装置Ｃ１の吸着剤Ｕは、活性炭、ゼオライト、硫酸ナトリウム等で構成された非常に径の小さな多数の孔を持ったフィルターで、フィルターの孔の径よりも大きな径を持った分子の通過を阻止することにより吸着する。
【００２３】
このため、物質吸着装置Ｃ１の吸着物質Ｕが吸着分子により満杯になった場合、若しくはロット作業が終了した時点で、物質抽出装置Ｄを動作させ吸着物質Ｕに熱を加えることにより物質の融点を利用して吸着分子を放出させ純物質として回収し吸着物質Ｕを再生する。吸着物質Ｕより吸着分子を放出させるには、吸着物質Ｕを加熱して吸着物質の溶出温度の差を利用して、純粋物質例えば鉄、銀、金、アルミニウム、カルシウム、珪素などの資源を回収する。図２、３のガス吸着装置Ｃの第１物質吸着装置Ｃｌはゼオライトが吸着剤Ｕとして使用されており、第２物質吸着装置Ｃ２は活性炭を吸着剤Ｕとして使用されるように構成されているが、上記吸着剤Ｕはこれに限るものではなく、第１物質吸着装置Ｃｌ及び第２吸着装置Ｃ２のそれぞれがゼオライトで構成されていてもよい。
【００２４】
上記分子吸着装置Ｃで処理された残りの排出物は概ね水素ガスであり、この排出物は図２、３に示した流通管Ｋ１を介して酸化装置Ｅへ供給され、上記したニクロム線の電熱回路などで構成される電熱手段Ｅａにより加熱し酸化された水蒸気Ｇｌとして大気中に放出されるが、一部の水蒸気Ｇｌが水Ｇ２として排出される。上記物質吸着装置Ｃは、非常に径の小さな多数の孔を持ったフィルターで、フィルターの孔の径よりも大きな径を持った分子の通過を阻止することにより吸着するので、物質吸着装置Ｃの吸着物質Ｕが吸着分子により満杯になった場合には物質抽出装置Ｄを動作させ吸着分子を放出させ純物質として回収し吸着物質Ｕを再生する作業が必要である。この物質抽出装置Ｄを動作させて吸着物質Ｕを再生する作業の間は、物質の分解抽出が中断され連続した操作が出来ない。このような不都合を排除して連続的な物質の分解抽出のが操作が可能な物質吸着装置の構成について図６により説明する。
【００２５】
図６において、Ｃ、Ｃ’は図２、３に示したような構成の物質吸着装置である。Ａｎ１、Ａｎ２は切換弁、Ｋは流通管である。物質吸着装置Ｃ、Ｃ’には切換弁Ａｎ１と流通管Ｋを介して分子化装置Ｂで分子レベルまで熱化学分解された物質が供給され、物質吸着装置Ｃ、Ｃ’の排出物は流通管Ｋを介して酸化装置Ｅへ供給される。又、物質吸着装置Ｃ、Ｃ’には切換弁Ａｎ２と流通管Ｋを介して物質抽出装置Ｄに接続されている。最初の物質の分解抽出の時点では、切換弁Ａｎ１は分子化装置Ｂで分子レベルまで熱化学分解された物質を物質吸着装置Ｃに供給するように設定されており、物質吸着装置Ｃによる吸着が行われるが、物質吸着装置Ｃの吸着物質Ｕが吸着分子により満杯になると切換弁Ａｎ１は物質吸着装置Ｃを切り離し、分子化装置Ｂで分子レベルまで熱化学分解された物質を物質吸着装置Ｃ’に供給するように設定を切り替え、物質吸着装置Ｃ７による吸着が続行される。物質吸着装置Ｃが切り離されると切換弁Ａｎ２は物質吸着装置Ｃに物質抽出装置Ｄを接続し、物質抽出装置Ｄを動作させ物質吸着装置Ｃの吸着分子を放出させ純物質として回収し物質吸着装置Ｃの吸着物質を再生する。
【００２６】
次に、物質吸着装置Ｃ’の吸着物質Ｕが吸着分子により満杯になると切換弁Ａｎ１は物質吸着装置Ｃ’を切り離し、分子化装置Ｂで分子レベルまで熱化学分解された物質を吸着物質の再生が済んでいる物質吸着装置Ｃに供給するように設定を切り替え、物質吸着装置Ｃによる吸着が続行される。物質吸着装置Ｃ’が切り離されると切換弁Ａｎ２は物質吸着装置Ｃ’に物質抽出装置Ｄを接続し、物質抽出装置Ｄを動作させ物質吸着装置Ｃ’の吸着分子を放出させ純物質として回収し物質吸着装置Ｃ’の吸着物質Ｕを再生する。このようにして二つの物質吸着装置Ｃと物質吸着装置Ｃ’とを切り替えながら使用し、一方の物質吸着装置が吸着動作を行っているときに、他方の物質吸着装置の吸着物質の再生を行うようにすることにより連続した操作をおこなうことが出きる。
【００２７】
次に、本発明の物質の分解抽出装置を使用して、一般廃棄物の焼却灰と産業資源の石灰石を対象にして物質の抽出を行った場合の実測データについて説明する。
〔Ｉ〕焼却灰の場合の実測データ（ａ）分子化装置Ｂの処理一般廃棄物を焼却する段階で約ｌ０％の焼却灰が排出される。この焼却灰を油でスラリー状にした物質を使用した。内径３００×９００ｍｍの長方形のキャスタブル製の分子化装置Ｂに直径３０ｍｍの炭化珪素製の球を一列１０個、３０列の合計３００個の発光体Ｒを１層配置して、長手方向に一対の電極Ｘ１、Ｘ２を配設し、電圧３００Ｖ、電流６００Ａで通電した。スラリー化した焼却灰について３秒間隔で１リットルを１０分間供給した結果、全量が分子化した。この時、分子化装置外部の温度は３５℃であった。
【００２８】
（ｂ）物質吸着装置Ｃの処理  この分子化した物質を物質吸着装置Ｃ、すなわち活性炭、ゼオライト、硫酸ナトリウムを含む複数の吸着剤による物質吸着装置で上記分子化物質を吸着させ、且つ上記ガス化装置Ｂ及び物質吸着装置Ｃそれぞれの工程で物質滞留時間を３秒とした結果、残滓物は検出されず、放出ガスは水素が殆どであり、放出ガスの温度は３５℃であった。また、物質吸着物質を物質抽出装置Ｄで抽出した結果、鉄、アルミニウム、銀、炭素などが描出された。
〔ＩＩ〕石灰石の場合の実測データ  セメント材科となる石灰石を用いて純粋カルシウムを抽出する実験を行なった。石灰石を粉砕し、ミキシング装置で更に粉化して噴射した。
（ａ）ガス化装置Ｂの処理内径３００×９００ｍｍの長方形のキャスタブル製の分子化装置Ｂに直径３０ｍｍの炭化珪素製の球を一列ｌ０個、３０列の合計３００個の一層の発光体Ｒを配置し、長手方向に配設した一対の電極Ｘｌ、Ｘ２に対して電圧４００Ｖ、電流８００Ａを通電した。上記粉体状の石灰石を２秒間隔で２リットルをｌ０分間供給した結果、全量が分子化した。この時の上記ガス化装置の外側の温度は３５℃であった。
【００２９】
（ｂ）物質吸着装置Ｃの処理  ガス吸着装置Ｃで上記物質を吸着させ、且つ上記のように物質滞留時間を３秒とした結果、残滓物は検出されず、放出ガスは略水素ガスが殆どであり、放出ガス温度は３５℃であった。また、物質吸着物質を物質抽出装置Ｄで抽出した結果、純粋なカルシウムが抽出された。上記の実測データからも判るように本発明によって、廃棄物、鉱工業資源からの有用成分を抽出することに有効であること、抽出の結果、抽出残滓が殆ど検出できないので廃棄物を排出しないこと、放熱温度は約３５℃以下のために大気中に二酸化炭素の増加をしないこと、放出ガスは水素ガスが殆どであるために燃焼させることによって水蒸気Ｇｌ、水Ｇ２に変換できるので大気汚染を発生しないことなどの効果がある。また、本発明は上記したように鉱工業資源の他、家庭生活、農林水産業、製造業、食品加工業、土木建設などの各種分野の産業活動、工業活動、商業活動、文化活動にともなって出る廃棄物からの再資源化物質を抽出することについても有効である。
【００３０】
上記のように、本発明の放電エネルギーによる物質抽出装置では、分子化装置Ｂで分子状態になった廃棄物または鉱工業資源は、上記の物質吸着装置Ｃにおいて物質が吸着される。そして物質吸着装置Ｃに吸着された吸着物質は物質抽出装置Ｄによって融点の差を利用して溶融することによって各々の純粋物質が抽出される。最終的にガス吸着装置Ｃより排出される物質は、概ね少量の水素ガスであり、この水素ガスは酸化装置Ｅにより酸化されて水蒸気Ｇ１や水Ｇ２として大気中に放出される。従って、本発明の放電エネルギーによる物質抽出法を実施した装置による抽出残滓は放出ガスとしては概ね水素ガスが放出されるが、上記のように酸化装置により酸化させることにより水蒸気、水となって大気中に放出されるが、臭気は全くない。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明は、気体・液体・固体の内の少なくとも一つの状態からなる物質を、放電エネルギー中に投入して、放電エネルギーによる高熱により物質を分子レベルまでに静化学分解することを基本とした放電エネルギーによる物質抽出法及びこれを実施した物質抽出装置を実現したものである。本発明の請求項１記載の本発明の放電エネルギーによる物質抽出法によれば、気体・液体・固体の内の少なくとも一つの体からなる物質を放電エネルギーによる高熱により分子化する分子化工程を有するので、上記の物質を容易に分子化することができる。また、本発明の放電エネルキーによる物質抽出法によれば、分子化工程での気体・液体・固体の投入に、物質を静電化する静電投入工程を有するので上記物質を均一に投入することができる。
【００３２】
また、本発明の放電エネルギーによる物質抽出法によれば、分子化工程で分子レベルまでに熱化学分解された物質を吸着剤で容易に吸着することができる。さらに、本発明の放電エネルギーによる物質抽出法によれば、物質吸着工程で吸着した物質を抽出する物質抽出工程を有するので、吸着物質を容易に抽出することができる。また、本発明の放電エネルギーによる物質抽出法によれば、物質吸着工程の下流側に設けられた分析器と、上記分析器の分析信号により物質吸着工程からの物質を酸化工程へ接続される流通管及び上記分子化工程の上流側へ回帰させる流通管のうち少なくともいずれか一つの流通管を有し物質の流路に設けられた流路を上記少なくとも一つの流通管に切替える流路切替工程とを備えているので、物質吸着処理で発生させた上記の略水素ガスを酸化工程で酸化させて水蒸気、水として大気中に放出することで、上記の廃棄物や鉱工業資源などを効率よく効果的に生成することができる。
【００３３】
さらに、本発明の放電エネルギーによる物質抽出装置によれば、気体、液体、固体のうち少なくとも一つの状態からなる物質を発光体間で発生させる放電エネルギーによる高熱により分子化する分子化装置と、上記分子レベルまで分子化された物質を吸着剤で吸着させる物質吸着装置と、上記物質吸着物質を抽出する物質抽出装置を有するので、上記発光体による効果的な上記放電エネルギーによる高熱により物質を分子化させ固体物又は気体物質を抽出することができ、廃棄物や鉱工業資源の有用物質抽出を効果的に行なうことができる。また、本発明の放電エネルギーによる物質抽出装置によれば、分子化装置は放電の電極間に黒鉛又は炭化珪素のうち少なくとも一つからなる放電の発光体を並列又は任意に並べ少なくとも一層に配設したので、放電による高熱で上記物質を分子レベルまでに熱化学分解された物質を吸着剤に吸着することによって物質抽出装置での抽出が容易となり、廃棄物や鉱工業資源からの有用物の抽出を効率的に促進することができる。
【００３４】
また、本発明の放電エネルギーによる物質抽出装置によれば、気体、液体、固体のうち少なくとも一つの状態からなる物質を発光体間で発生させる放電エネルギーによる高熱により分子化する分子化装置と、分子化された物質を発光体間で発生させる火花放電による高熱により分子レベルまでに分解された物質を吸着剤で吸着させる物質吸着装置と、物質吸着装置で吸着された物質を抽出する物質抽出装置と、物質吸着装置の下流側に流れるガス成分を分析する分析器とを有するので、有害ガスの大気中への放出を防止すると共に、廃棄物や鉱工業資源からの有用物を効率的に抽出することができる。さらに、本発明の放電エネルギーによる物質抽出装置によれば、分析器が設計仕様で設定される有害成分の物質を検出した時に連動して放電による分子化装置の電源を遮断する自動電源遮断器及び上記電源回路の過電流や過電圧及び地震波を検出したときに連動して電源を遮断する自動電源遮断器のうちいずれか一方を有する安全装置を備えているので安全装置の動作により緊急事態の発生を最小限に抑えることができる。
【００３５】
また、本発明の放電エネルギーによる物質抽出装置によれば、分子化装置に供給される物質の前処理として粉砕化、粒化、液体化、スラリー化のうち少なくともいずれか一つを行なう前処理装置を備えているので、前処理装置の加工により上記廃棄物や鉱工業資源などの上記分子化をできるだけ均等に効果的に行なうことができる。また、本発明の放電エネルギーによる物質抽出装置によれば、分子化装置で放電に使用される電極間に配設される発光体は直径約１０〜８０ｍｍ好ましくは２０〜４０ｍｍの球で構成される複数個の発光体を、約０．５〜２０ｍｍ好ましくは１〜５ｍｍの間隔で配設され、電圧１００〜ｌ０００Ｖ好ましくは２００〜４００Ｖ、電流約３００〜１０００Ａ好ましくは４００〜８００Ａで通電するように構成されているので、廃棄物や鉱工業資源の分子化を効果的に行なうことができる。上記のように本発明によれば、廃棄物、鉱工業資源などの処理に際してダイオキシン問題、処理残滓処分問題に対して効果をあげることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の放電エネルギーによる物質抽出法を実施したシステムの一実施例を示す概略説明図である。
【図２】本発明の放電エネルギーによる物質抽出装置の側面を示す説明図である。
【図３】図２の平面を示す説明図である。
【図４】図２の分子化装置Ｂ１の内部を５Ａ一５Ａ線に沿う縦断面により示した拡大説明図である。
【図５】分子化装置の壁の構造を示す概略説明図である。
【図６】連続的な物質の分解抽出操作が可能な物質吸着装置の構成についての説明図である。
【符号の説明】
Ａ：前処理工程又は前処理装置，
Ｂ：分子化工程又は分子化装置，
Ｃ、Ｃ’：物質吸着工程又は物質吸着装置，
Ｃ１：第１物質吸着工程又は物質吸着装置，
Ｃ２：第２物質吸着工程又は物質吸着装置，
Ｄ：物質抽出工程又は物質抽出装置，
Ｅ：酸化工程又は酸化装置，
Ｅａ：酸化手段，
Ｇ：ドレン工程又はドレン装置，
Ｓｎ：分析器，
Ｕ：吸着剤，
ＲＰ：流体ポンプ（吸引ポンプ），
Ｋ１〜Ｋ３：流通管，
Ｒ：発光体，
Ｘ１、Ｘ２：電極，
Ｔ、Ａｎ１、Ａｎ２：切換弁，
Ｚ：搬送手段，
ＴＯ：外壁側，
ＴＩ：内壁側，
ＫＰ：化粧材，
ＤＮ：断熱材，
ＳＰ：セラミック，
ＣＢ：キャスタブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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