JPH08337408A - 煤塵からの炭素成分とニッケルイオンの分離、回収方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】煤塵から純度の高い炭素成分を回収する方法及
び煤塵から効率的にニッケルイオンを除去、回収する方
法を提供する。 【構成】重原油灰やＥＰ灰５等の煤塵を沈降分離槽１で
水に分散させてスラリー状とし、このスラリー状液体に
塩類を加えて撹拌し、その後重金属物５ａを沈降させた
後、これらの沈降物を残してスラリー状液体を回収し、
この回収したスラリー状液体を遠心分離器３にかけるこ
とにより炭素成分を強制的に脱水凝縮して回収する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は重原油を燃焼すること
によって発生する煤塵から炭素以外の不純物を除去して
炭素成分を濃縮精製することにより、煤塵中の炭素成分
を回収する方法、及び煤塵に吸着しているニッケルイオ
ンの分離回収方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】重原油を燃焼させた場合の煤塵には、重
原油中の重金属や硫黄、窒素分が塩、又は酸化物の形で
濃縮されており、またプラントの腐食生成物も生産過程
で混入している。煤塵は吸湿すると硫酸酸性を示し、腐
食性による損傷や重金属の溶出による汚染を引き起こす
ため有害な産業廃棄物とされている。

【０００３】また煤塵は２６〜６７％の炭素成分を含ん
でいるが、煤塵のままでは炭素成分以外の不純物が多
く、かつ吸湿して強酸性を示し重金属が溶出するため、
人や動植物、環境に対して危険性が大きいので、炭素材
料としての利用は実施されていない。

【０００４】従って、煤塵は廃棄物であるため減量化す
る対策が優先的にとられ、煤塵の炭素成分や高温で気化
する塩類を焼却除去している。そして、煤塵の１／２０
の体積に減量化した残渣は一部ニッケルなどの有用金属
を回収する原料とされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】焼却による煤塵からの
炭素成分の除去は、新たな煤塵と塩類の熱分解による有
害ガスが再度発生するため、公害防止設備を備えた特殊
な焼却炉が必要となり、焼却処理に費用がかかる。ま
た、燃焼残渣は鉄錆が混入していることによりニッケル
の割合が小さくなり、酸溶解してニッケルを分離回収す
るためにコストがかかる。

【０００６】また、煤塵は揮発性ガスを内部に包んだ多
孔質な粒子であるため、飛散して着火しやすい。空気中
で飛散すると静電気のスパークで引火や爆発を起こす虞
れがあり、乾燥状態での取り扱いに注意を要する。さら
に煤塵は発生後即座に袋詰めして発生事業所内で焼却し
ているが、湿潤状態で取り扱うことができれば取り扱い
が容易かつ安全となり、発生事業所外への運搬も可能と
なる。

【０００７】そこで湿潤状態で煤塵中の炭素成分を利用
可能な形に分離し、同時にニッケルを回収する方法をと
れば、減量化のための煤塵専用の焼却炉が不用となり、
ニッケル回収時の酸溶解も不要となる。

【０００８】従って、この発明の目的は、煤塵を水に分
散させてスラリー状とし、水溶性の塩類を除去するとと
もに、比重差を利用した炭素成分の濃縮と遠心力による
凝集脱水、さらに超音波による精製操作を実施すること
により、煤塵から純度の高い炭素成分を回収する方法を
提供するものであり、さらに煤塵を水に分散した状態で
煤塵からニッケルイオンの溶出、分離を実施することに
より、焼却残渣の酸溶解の形を経由せず直接、煤塵から
効率的にニッケルイオンを除去、回収する方法を提供す
るものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１項の発明は、重
原油灰やＥＰ灰等の煤塵を水に分散させてスラリー状と
し、このスラリー状液体に塩類を加えて撹拌し、その後
重金属物を沈降させた後、これらの沈降物を残してスラ
リー状液体を回収し、この回収したスラリー状液体を遠
心分離器にかけることにより炭素成分を強制的に脱水凝
縮して分離、回収方法とした。

【００１０】また請求項２項の発明は、重原油灰やＥＰ
灰等の煤塵を水に分散させてスラリー状とし、このスラ
リー状液体の中から回収した炭素成分を再度水に分散さ
せてスラリー状とし、このスラリー状液体に超音波振動
をかけて上記炭素成分中のニッケルイオンを液中に溶出
させて炭素成分とニッケルイオンとを分離、回収する方
法とした。

【００１１】さらに請求項３項の発明は、重原油灰やＥ
Ｐ灰等の煤塵を水に分散させてスラリー状とし、このス
ラリー状液体の中から回収した炭素成分を再度水に分散
させてスラリー状とし、このスラリー状液体に５員環乃
至６員環のスルフォン酸化合物を添加し、さらに超音波
振動をかけて上記炭素成分中のニッケルイオンを液中に
溶出させて回収する、炭素成分とニッケルイオンとを分
離、回収する方法とした。

【００１２】

【作用】上記請求項１項の発明において、重原油灰やＥ
Ｐ灰等の煤塵を沈降分離層において水に分散させてスラ
リー状液体とし、この中に塩類を入れて撹拌器により撹
拌することによりこれらは一体化される。その後比重の
大きい金属酸化物は沈降して上記スラリー状液体から分
離され、これらの沈降物を残してスラリー状液体をポン
プによって吸い上げて回収し、遠心分離器にかけると炭
素成分を強制的に脱水凝縮して分離、回収できる。

【００１３】請求項２項の発明において、重原油灰やＥ
Ｐ灰等の煤塵を水に分散させてスラリー状液体とし、こ
のスラリー状液体の中から回収された炭素成分を超音波
発振器を有する洗浄槽において再度水に分散させてスラ
リー状にし、このスラリー状液体に超音波振動をかけて
激しい振動を与えると、炭素成分中のニッケルイオンが
液中に溶解する。その後これらをポンプにより吸い上げ
て回収し、遠心分離器にかけると炭素成分と、ニッケル
イオンが溶出した液体とに分離される。炭素成分はこの
遠心分離器から回収でき、分離された液体は再度ポンプ
によって金属除去装置に運ばれ、ニッケルイオンが回収
できる。

【００１４】請求項３項の発明において、その作用は請
求項２項の発明と基本的には同じであるが、さらに洗浄
槽において超音波振動をかける際にスラリー状液体に５
員環乃至６員環のスルフォン酸化合物を添加する。する
とスルフォン酸基がニッケルイオンと結合し、水に溶け
易くなり、この状態にさらに超音波振動をかけると、ス
ラリー状液中の炭素成分からニッケルイオンが素早く効
率的に溶出し、分離し、回収できる。

【００１５】

【実施例】以下この発明の実施例を図について説明す
る。図１はこの発明の第１実施例の方法に使用する装置
の説明図である。沈降分離槽１はポンプ２ａを介して遠
心分離式固液分離浄化装置３に接続されており、遠心分
離式固液分離浄化装置３には回収水槽４が接続されてい
る。図１及び図２により第１実施例の方法を説明する
と、重原油灰及びＥＰ灰５は乾燥した成分であり、軽く
て扱いも困難なものであるので湿潤性を持たせるため
に、これらを水を入れた沈降分離槽１に投入しスラリー
状とする。この時の比率としては水に対して重原油灰及
びＥＰ灰５が５％乃至２０％位とする。そしてさらに塩
類を加え沈降分離水槽１に設けた撹拌器１ａにて撹拌
し、これらを一体化させる。その後しばらくすると重金
属の鉄錆等５ａは自重により沈降分離水槽１の底部１ｂ
に沈降しやがて堆積し、炭素成分５ｂより成るスラリー
状液体とに分けられる。その後堆積した鉄錆等５ａを除
いた上記スラリー状液体をポンプ２ｂによって吸い上
げ、遠心分離式固液分離浄化装置３にかけて水分を除去
し強制的に脱水凝縮し、残った炭素成分５ｂを回収す
る。

【００１６】下の表１はこの発明の第１実施例の重原油
等の煤塵からの炭素成分５ｂの回収率を示す。これによ
ると煤塵のそのままの状態では固定炭素は８２．２％で
あり、灰分１７．３％であるが、スラリー状にして遠心
力をかけて回収した場合は固定炭素８７．８％、灰分１
２．２％となり後者の方が炭素成分を効率良く回収でき
ることが分かる。

【００１７】

【表１】

【００１８】次に図３はこの発明の第２実施例を示す説
明図である。まずこの第２実施例の方法に使用する装置
を説明すると、超音波発振器６ａを有する洗浄槽６を設
け、この洗浄槽６にはポンプ７ａを介して遠心分離式固
液分離浄化装置８が接続されており、またこの遠心分離
式固液分離浄化装置８にはこの遠心分離式固液分離浄化
装置８から分離されたニッケルイオンが溶出した液を回
収する回収水槽９が接続され、さらにこの回収水槽９は
ポンプ７ｂを介して金属除去装置１０へと接続されてい
る。

【００１９】この第２実施例の方法において、第１実施
例と異なるのは最初の槽に投入されるものが重原油灰や
ＥＰ灰５ではなく、重原油灰やＥＰ灰等から回収した炭
素成分であり、例えば第１実施例によって回収した炭素
成分５ｂを、５％乃至３０％位の割合で再び純水の入っ
た洗浄槽６に分散させてスラリー状にし、さらにこの洗
浄槽６の下部に設けた超音波発振器６ａにより上記スラ
リー状液体に超音波振動をかけるとニッケルイオンを液
中に溶解させることが出来る。このようにしてニッケル
イオンを液中に溶出させた後、これらのスラリー状液体
をポンプ７ａにより吸い上げて遠心分離式固液分離浄化
装置８にかけると、炭素成分はこの遠心分離式固液分離
浄化装置８に残り、ニッケルイオンが溶出したオーバフ
ロー水は回収水槽９で回収される。その後ポンプ７ｂに
よりこのオーバフロー水を回収水槽９から金属除去装置
１０へと運びそこでニッケルイオンを回収する。また炭
素成分については上記の通りニッケルイオンが除去され
た精度の高いものが、上記遠心分離式固液分離浄化装置
８から回収される。

【００２０】ここで表２に示す如く洗浄槽６の液中浸漬
時間を５分間として１００ＫＨＺの超音波振動をかけた
場合、遠心分離式固液分離浄化装置８で分離した炭素成
分に含まれていたニッケルイオンの量は３６ｍｇ／１と
なった。また洗浄槽６の液中浸漬時間を１０分間とし超
音波振動を２００ＫＨＺにした場合、遠心分離式固液分
離浄化装置８で分離した炭素成分に含まれていたニッケ
ルイオンの量は２４ｍｇ／ｌと減少した。さらに洗浄槽
６の液中浸漬時間３０分間とさらに増やして、超音波振
動を１００ＫＨＺとした場合、遠心分離式固液分離浄化
装置８で分離した炭素成分に含まれていたニッケルイオ
ンの量は０．３ｍｇ／ｌと大きく減少した。

【００２１】表２は、第２実施例の方法を種々の値の周
波数及び浸漬時間で実験した場合の表であり、このよう
な場合の遠心分離式固液分離浄化装置８で分離した炭素
成分に含まれていたニッケルイオンの量を示すものであ
る。このニッケルイオンの数値は昭和４８年度環境庁告
示第１３号の溶出振盪試験に基づいてだされたものであ
る。これを見ると超音波の周波数は１００ＫＨＺ乃至２
００ＫＨＺ、液中浸漬時間は１０分間乃至３０分間の場
合、炭素成分に含まれていたニッケルイオンが少なく、
このことから上記の超音波周波数及び液中浸漬時間にお
いて炭素成分中のニッケルイオンが効率良く液中に溶出
したことが分かる。またこの第２実施例により回収した
炭素成分は無水状態での固定炭素の割合が極めて高く、
回収効率の良いことが分かる。

【００２２】

【表２】

【００２３】また表３では、第１実施例において回収し
た炭素成分には２，０００ｍｇ／ｌのニッケルイオンが
含まれていたのに対し、第２実施例において超音波振動
をかけた炭素成分には１ｍｇ／ｌ以下のニッケルイオン
しか含まれておらず、このことから第１実施例で回収さ
れた炭素成分は炭素としての純度が低く、第２実施例に
おいて超音波振動をかけたことによってニッケルイオン
が除去されて炭素成分が精製されたことが分かる。

【００２４】

【表３】

【００２５】また第２実施例において第１実施例とは別
に洗浄槽６の水に純水を使用し、超音波をかけた際の弊
害物となる洗浄槽６中の不純物を少なくしている。なお
第２実施例においては、重原油灰やＥＰ灰等の煤塵を水
に分散させてスラリー状とし、第１実施例において回収
した炭素成分５ｂを使用したが、このスラリー状液体の
中から回収した炭素成分としては、第１実施例の回収さ
れた炭素成分に限られるものではなく、その他の方法に
よって重原油灰やＥＰ灰等の煤塵をスラリー状にして回
収された炭素成分でも良いものである。

【００２６】最後にこの発明の第３実施例を説明する
と、基本的な構成は第２実施例と同じであるが、超音波
振動をかける際に５員環乃至６員環スルフォン酸化合物
を添加する点が異なり、５員環乃至６員環スルフォン酸
化合物をスラリー状液中に添加するのは、ニッケルイオ
ンを炭素成分からスラリー状液中に溶出し易くするため
である。即ち銅やニッケルはそのままの形では液中に溶
けにくいものであるが、５員環乃至６員環の化合物でス
ルフォン酸基（−ＳＯ₃Ｈ）を有するものが銅やニッケ
ルと結合するとスラリー状の液中に素早く溶出できるよ
うになる。

【００２７】上記表２において液中浸漬時間欄に（＋添
加剤）とあるのは、上記５員環乃至６員環スルフォン酸
化合物を添加した場合を示し、溶出Ｎｉ量（ｍｇ／ｌ）
の欄の数値は遠心分離式固液分離浄化装置８から回収さ
れた炭素成分に含有していたニッケルイオンの量を示
す。例えば液中浸漬時間１０分とし、超音波周波数１０
０ＫＨＺとした場合、遠心分離式固液分離浄化装置８で
分離した炭素成分中のニッケルイオンの量は１２ｍｇ／
ｌであり、上記添加物を添加しない場合のニッケルイオ
ンの回収量３８ｍｇ／ｌと比較し２６ｍｇ／ｌも少なく
なっている。また液中浸漬時間１５分とし、超音波周波
数１００ＫＨＺとした場合、ニッケルイオンの回収量は
０．２ｍｇ／ｌであり、上記添加物を添加しない場合の
ニッケルイオンの回収量０．６ｍｇ／ｌと比較し０．４
ｍｇ／ｌも少なくなっている。このことから単にスラリ
ー状の液体に超音波振動をかけるよりも、この超音波振
動をかける際に５員環乃至６員環スルフォン酸化合物を
添加した方が、効率良くニッケルイオンを液中に溶出で
きることが分かる。

【００２８】

【発明の効果】請求項１項の発明によれば、煤塵をスラ
リー状にして湿潤性を持たせているので炭素成分を回収
するのが容易かつ安全である。また煤塵を燃焼させるも
のではないので、有害なガスも発生せず、また高価な設
備も必要無い。

【００２９】請求項２項の発明によれば、請求項１項の
発明ではニッケルイオンはまだ炭素成分の中に含まれた
ままであるが、この発明によればこのニッケルイオンを
容易に回収でき、また炭素成分をより精度の高いものに
精製することができる。また同時にニッケルの処理とし
ての酸溶解が不要となり、さらに分離回収されたニッケ
ルイオンを有効に再利用をすることができる。

【００３０】請求項３項の発明によれば、５員環乃至６
員環スルフォン酸化合物をスラリー状液中に添加するの
で、請求項２項の発明より時間も短くかつ効率よく炭素
成分とニッケルイオンを分離し、回収することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例を示す説明図である。

【図２】この発明の第１実施例における遠心分離式固液
分離浄化装置縦断面説明図である。

【図３】この発明の第２実施例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 沈降分離槽 ３ 遠心分離式固液分離浄
化装置 ４ 回収水槽 ６ 洗浄槽 ９ 回収水槽 10 金属除去装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 落合 康伸 千葉県袖ケ浦市中袖２−１ 東京電力株式 会社袖ケ浦火力発電所内 (72)発明者 若月 公雄 東京都羽村市栄町３−１−５ 株式会社カ イジョー内 (72)発明者 西沢 杲 神奈川県茅ヶ崎市萩園1136 日本表面化学 株式会社内 (72)発明者 川瀬 光一 茨城県笠間市下市毛889番地１ アートセ ラミック株式会社内 (72)発明者 瀬能 衛 茨城県笠間市下市毛889番地１ アートセ ラミック株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重原油灰やＥＰ灰等の煤塵を水に分散さ
   せてスラリー状とし、このスラリー状液体に塩類を加え
   て撹拌し、その後重金属物を沈降させた後、これらの沈
   降物を残してスラリー状液体を回収し、この回収したス
   ラリー状液体を遠心分離器にかけることにより炭素成分
   を強制的に脱水凝縮して回収することを特徴とする煤塵
   からの炭素成分の分離、回収方法。
2. 【請求項２】 重原油灰やＥＰ灰等の煤塵を水に分散さ
   せてスラリー状とし、このスラリー状液体の中から回収
   した炭素成分を再度水に分散させてスラリー状とし、こ
   のスラリー状液体に超音波振動をかけて上記炭素成分中
   のニッケルイオンを液中に溶出させて炭素成分とニッケ
   ルイオンとを分離、回収することを特徴とする、煤塵か
   らの炭素成分とニッケルイオンの分離、回収方法。
3. 【請求項３】 重原油灰やＥＰ灰等の煤塵を水に分散さ
   せてスラリー状とし、このスラリー状液体の中から回収
   した炭素成分を再度水に分散させてスラリー状とし、こ
   のスラリー状液体に５員環乃至６員環のスルフォン酸化
   合物を添加して、超音波振動をかけ、上記炭素成分中の
   ニッケルイオンを液中に溶出させて炭素成分とニッケル
   イオンとを分離、回収することを特徴とする、煤塵から
   の炭素成分とニッケルイオンの分離、回収方法。