■2002.11

財団法人 金属系材料研究開発センター

No.193

TODAY

産業技術競争力に思う

株式会社神戸製鋼所

取締役
専務執行役員佐 藤 廣 士
サウジアラビア／アルジュベール 海水淡水化プラント

最近、個人的にうれしいニュースに出会った。
20年ほど前に研究開発を担当した海水淡水化装置用のチタン管が、中近東において全く無事故で健全に保たれたという発表が当該国からなされたのである。当時はまだチタン管の実績が少なく、高個々の素過程は強い競争力をもつのに、全体として強くないと判定されるのはなぜだろうか。どこかに律速段階があるからに違いない。
やはり研究と開発そして生産、販売等、個々の間の壁かもしれない。単一民族であり、勤勉な日本民

温海水中での水素吸収による脆化や共用される銅族は同じ土俵に入れば強みをもつが、異なるミッシ合金の腐食が懸念されており、新しい防食法の研究開発が必要であった。本件は、運よく成功したョンをもつ異分野には口を出さない、という不文律が昨今の情勢に合わなくなってきた、といえよう。
この問題意識のもとに、企業は研究開発の効率化策をとってきた。この数年間の主な施策は、工場への研究開発機能の移管、販売と生産を結ぶ技研究例ではあるが、その研究開発の中身より、実績のない技術を研究所が事業部門の生産・販売部隊とうまく連携し、装置メーカーや最終顧客との議論で実用化に至った過程が印象に残る。
さて、産業技術が国家レベルで議論される昨今であるが、産業技術力とは、研究成果を市場に落とし込む力と定義したい。この際の技術の流れと役割は、自然科学を明らかにする大学や国立研究術サービス部隊の充実等であるが、これは、単に所等での基礎的な研究―工業製品としての新製品・新技術を担当する企業の研究開発―品質の安定した製品をつくる生産―そして販売、と大まかにまとめられる。
これを個々にみると、日本の大学は世界でも有この例にみるなら、国や大学と企業の間に入り、技術の流れを円滑にする機能の重要性は自明である。ここにJRCM等の役割があり、政府や大学との連携、戦略的な研究開発の実行といった施策が次々に打たれているのは時代にかなったものとい数な成果をあげている機関であるといわれている。
国立研究機関も同様とみてよい。企業の研究開発部隊や生産部隊、販売部隊も決して世界に引けをとるようなものではない、と信じている。

えるだろう。境界や粒界を強化するのは、本来、金属屋の得意なわざなのである。チタン管の朗報を聞きながら、産業技術について、全く独断的な解釈を試みてみた。

研究開発者の数・費用を削減したということではなく、研究開発と生産、生産と販売の間の壁を低くして実用化を促進することで競争力を増すという側面も強いのである。

1

JRCM REPORT

産業汚泥に含まれる有価金属資源化技術の開発（終了報告）
環境・プロセス研究部

1 はじめに

宮沢憲一

や表面処理工程等で副生したスラッジ

3.1 ハイブリッド粗分離技術の事前処理に関し、Zn, Fe, Cr, Ni 等の本技術については、フッ素含有のス標記の研究開発（略称：スラッジ資

有価金属イオンと、F, Cl 等の陰イオン

テンレス酸洗廃液の処理に関して、源化プロジェクト）は、（財）地球環境の選択分離が可能なハイブリッド粗分1m3/hの廃液処理規模のベンチスケー

産業技術研究機構（RITE）の地球環境離技術、（2）
事前処理したスラッジをル試験を行い、図−1に示すとおり、保全関係産業技術開発促進事業の一環

還元し金属資源を回収するプロセスと中和・水洗浄・CaF2固定からなる新処として、1997〜2001年の5年間にわたして、大量処理可能な大規模溶融還元を開発し、ス理プロセス（CaF2回収法）り実施された。ゼロエミッションや資技術及び、（3）
コンパクトでオンサイラッジ中のフッ素をF/（Fe+Cr+Ni）＜1%

源循環型社会の構築を狙ったJRCM主ト処理可能な小・中規模の溶融還元技に低減可能であることを実証した。ま催の金属系二次資源有効活用部会術の開発を行った。

た、CaF2の再利用が困難な場合に対（1994〜96年）の活動のなかで、金属産業におけるスラッジ資源化の状況やステンレス酸洗廃液問題点が調査・討議された。この活動

中 和アルカリ（NaOH,KOH）

アルカリ側
FeF3+3NaOH→Fe（OH）3↓+3NaFに基づき、技術開発テーマとして提案
中和液（NaF,KF+NaNO3）

され、鉄鋼・非鉄金属の異種産業協力プロジェクトとして、JRCM、三井金属

電気透析（分離）（株）、川崎製鉄（株）、日本鋼管（株）
鉱業が参画し実行した。

2 研究開発の目的

アルカリ（NaOH,KOH）
液

酸液（HF+HNO3液）

希薄酸液

回収酸（HF+HNO3液）【フッ酸回収法（酸・アルカリ分離）】

図−1 フッ素含有のステンレス酸洗廃液処理フローれているため、金属回収の努力もされているが、回収に必要なエネルギーコストが高く、リサイクル率は約60%であり、40%（約30万t）の多量のスラッジが埋め立てに回っていることがわかった。
そこで、本開発では、資源有効利用、廃棄物低減・埋め立て回避、省エネルギーへの貢献を狙って、金属加工時に副生するスラッジから有価金属成分を回収するためのエネルギー効率のよい資源化技術を開発することを目的にした。

3 技術開発の内容と成果
本スラッジ資源化技術は事前処理と溶融処理から構成されるが、（1）
酸洗

JRCM NEWS No.193

F 固定

NaF+CaCl2→CaF2↓+2NaCl【中和工程へ繰り返し】 濃縮（減圧水蒸気） 多段蒸留業で副生するスラッジは年間80万t程
度あり、亜鉛や鉄等の有価金属が含ま【溶融還元】（金属回収）

CaCl2

バイポーラ膜透析（酸／アルカリ分離）【電気透析へ繰り返し】 【再利用】上記の部会活動のなかで、金属製造脱F金属スラッジ

図−2 大規模溶融還元炉によるスラッジ資源化技術

2CaF2【有効利用】

脱F液【放流】【CaF2回収法】

して、電気透析と水減圧蒸気濃縮を組吹き込み、溶融還元する。Fe,Cr,Ni等

フッ素をCaF 2として回収する場合、み合わせ、廃液中の有価物（金属分、は層底に溜まり連続出銑され、溶融ス投資回収率が2.6年と推算され、経済酸分）と使用アルカリを高効率に資源ラグも連続出滓される。Zn等の高揮発的に十分成り立つ資源化技術であるこ化・再利用可能で低コストの改良プロ性成分は還元揮発し、分離回収される。とがわかった。フッ素をフッ酸としてセス（フッ酸回収法）を創案し要素技

本開発では、1t/日の実験室規模試験回収する方法は、まだ要素技術開発の術を開発した。

により、要素技術の開発と本技術によ段階であるが、さらに経済性が向上す

電気メッキ廃液処理に関しては、サる圧延スラッジ処理の原理の妥当性をる可能性がある。

ンセート錯体を利用してZnとNiを分実証し、スラッジ中の水酸化物の還元3.3 小・中規模溶融還元技術離し、次工程の溶融還元処理でNi回収挙動の解明と制御方法、スラッジ中の本技術では、図−4に示すとおり、が可能であることを明らかにした。こフッ素の挙動解明等を行った。図−3

電気炉内のスラグを抵抗加熱し、ブリの廃液処理では、pH制御水酸化物沈に示すとおり、スラッジの還元は有効ケット等に固形化したスラッジを炉内殿法により亜鉛を既定値以下に分離・熱利用率Qreq/（Qin−Qloss）に支配さに投入し、スラッジ（酸化物）の溶融除去可能である。

れ、有効熱利用率が約0.4以上で良好還元を行う。スラッジ中のZn等の高3.2大規模溶融還元炉によるスラに還元が進むことや操業の最適条件等揮発性成分は還元気化され、キャリア

ッジ資源化技術が解明された。ただし、Qreq：還元必ガス（N2）とともに回収装置に導入され、本技術では、図−2に示すとおり、コ

要熱、Qin：入熱、Qloss：炉体熱損失、金属亜鉛として分離回収される。スラークス充填層型溶融還元炉において、TFT：上段羽口理論燃焼温度。

ッジ中のSiO2やAl2O3は溶融スラグと側壁の2段羽口からスラッジを層内にまた、10t/日の溶融還元試験により、脱フッ素処理したスラッジやZn系スなり、酸化鉄分は還元されてメタルとして炉底に溜まる。

ラッジ等を用いて、本技術により本開発では、ベンチスケール試験にFe,Cr等を還元して金属として回収し、より、通常200kg/h（max400kg/h）のZnを分離回収できることを実証し、連続操業の可能性を実証した。本プロ

有効熱利用率に基づく還元現象の制セスにおける亜鉛の挙動も解明され、御、フッ素の挙動解明と制御、連続出スラグ中に残留する亜鉛は少なく、ス

銑・出滓の条件、プロセス安定化の最ラッジ中の酸化亜鉛は溶融還元炉内で適条件等を解明し、実機操業設計技術90%以上還元揮発させることができ、を確立した。

金属冷却板式凝縮装置にて純度90%程ハイブリッド粗分離技術と大規模溶度の金属亜鉛の回収ができた。

融還元技術を組み合わせた資源化技術

実験結果に基づくFSにおいて、8,000t/に関し、経済性のFSを行った結果、年規模の実機化では、スラッジの最終

図−3 スラッジの還元挙動

処分費に応じて設備投資回収が2年以内で可能となる場合もあり得ることが推算された。

4 今後の展開
本技術開発の成果として、新たな効率的スラッジ資源化技術の基盤技術が得られた。今後は、フッ素有効利用のための酸回収や酸洗剤リサイクル、スラッジ成分変動等、実用化に向けた課
題の検討により、資源循環の実用技術を提供でき、スラッジ埋め立て回避、有価金属の回収、リサイクル費用低減
図−4 小中規模溶融還元炉によるスラッジ資源化技術等の効果が期待できる。

3JRCM NEWS No.193

The Japan Research and Development Center for Metals

JRCM NEWS／第193号

発 行 2002年11月 1 日
発行人 小島 彰
発行所 財団法人 金属系材料研究開発センター〒105-0003 東京都港区西新橋一丁目5番11号 第11東洋海事ビル6階

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