JP2000501779A - 少なくとも１つの面が亜鉛メッキしてある金属板からなる廃棄物の再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 少なくとも１つの面が亜鉛メッキで被覆してある金属板からなる廃棄物の再生方法で、以下の工程からなる再生方法：ａ）次工程において化成エッチング溶液と上記亜鉛層との接触性を向上させることを目的として、上記亜鉛層の被覆箇所において上記化成エッチング溶液と接触可能な表面を増大させるために、上記廃棄物を粉砕して上記金属板を切断し、かつ、上記亜鉛層に亀裂を生じさせる、上記廃棄物の機械処理工程。この工程はシュレッダーミルで行うのが好ましい。ｂ）上記亜鉛を溶解させるために、上記廃棄物を塩基性溶液に浸漬する化成エッチングエ程。ｃ）上記亜鉛が溶解している上記化成エッチング溶液から、脱亜鉛金属板を回収する工程。溶解している亜鉛はこの後電気分解で回収する。本発明は、特に、自動車産業において亜鉛メッキ金属板のフレッシュスクラップを回収・再生できる上記方法の使用を開示する。

Description

【発明の詳細な説明】 少なくとも１つの面が亜鉛メッキしてある金属板からなる廃棄物の再生方法 本発明は、少なくとも１つの面が亜鉛メッキしてある金属板からなる廃棄物の 再生方法に関する。 本明細書中では、上のような金属板を亜鉛メッキ金属板と称する。 本発明は、自動車産業が、上記金属板のプレス及び切り出し等の、上記金属板 からなる自動車の様々な部品を製造する工程において生み出す亜鉛メッキ金属板 廃棄物の回収及び再生において特に好適に用いられるものである。 現在、自動車産業では、車体や車のドア等の製造において、上記金属板の腐食 を防止するため亜鉛層でコーティングを施した金属板の消費量が増加している。 金属板から車体を製造するために種々の操作を行うと、必ず、自動車産業では 「フレッシュスクラップ」と呼ばれる廃棄物がかなり多量に生じる。 この廃棄物は、大きさが異なる亜鉛メッキ金属板の破片からなり、すでに、数 段階のプレス工程や切り出し工程で処理されたものもある。このため、これらは 、亜鉛メッキ金属板の破片であっても、通常は、平らなものではない。 また、この廃棄物は、これの生じた手段や条件からして、通常、グリースが多 少は付着している。 本発明の方法は、工場で大量に放置されている上述のような廃棄物に関するも のである。 廃棄物の表面には亜鉛がかなり大量に存在するため、工場や製鋼所でこの廃棄 物を直接リサイクルするのは不可能である。 実際、亜鉛メッキ金属板廃棄物の再利用には、これら廃棄物のリサイクルを行 おうとする製鋼所がどのような種類のものであれ、多くの問題が生じる。 通常では、自動車産業で使用する亜鉛メッキ金属板は、金属板１トン当たり平 均して１２〜２４キログラムの亜鉛を含有している。 この廃棄物を溶融すると、必然的に、良好な衛生状態や安全性といった問題、 更には、溶融を行うために使用する物質の抵抗に関する問題が種々生じる。 より具体的に記述すると、廃棄物が亜鉛を含有するために以下のことが必要と なる。 −有毒なガスの吸引収集及び処理 −ろ過装置に付着する埃に含まれる亜鉛の濃度制御 −使用条件下におけるろ過装置の機能の制御 −困難ではあるが、蒸気膜の捕獲 −溶融を行う現場で作業する人々に起こる消化器官や肺の炎症の予防 また、融点が１３４２℃の共晶状ＺｎＯ／ＳｉＯ₂が形成されるために、溶鉱 炉の内張りを形成している難燃性物質が劣化するであろうことはよく知られてい る。 更に、液状亜鉛が、遠心分離機の殼によく使用されている粉末状シリカ系塗料 に極めて悪影響を及ぼす危険があることが知られている。 より具体的には、製鋼所は、以下の３種類に分類される。 −電気炉式製鋼所 −転換炉式製鋼所 −誘導炉式製鋼所 電気炉式製鋼所における亜鉛メッキ金属板廃棄物の溶融は、設備自体に関して は、比較的わずかな問題しかない。 しかし、主要な問題は、亜鉛がその中に濃縮されている埃の量であって、これ を解決するには、非常にコストのかかる処理が必要である。 誘導炉式製鋼所における亜鉛メッキ金属板の溶融でも、難燃性物質の生成や現 場での有毒ガスの発生といった問題が生じる。 従って、自動車産業は、亜鉛メッキ金属板からなる廃棄物のリサイクルという 大きな問題に直面しており、また、廃棄物のリサイクルを模索している製鋼所や 工場でも、その種類に関係なく、同じことが言える。 本発明の出願人は、研究の結果、環境に対する条件を完全に満たしつつ廃棄物 のリサイクルを行うという問題を解決できるばかりではなく、工場や製鋼所での 再利用が可能な状態で金属板を回収し、更に、完全に純粋な状態で亜鉛を回収し て、廃棄物全体を再生することもできる方法を見いだした。 出願人の見いだした方法は、自動車の製造において生じる亜鉛メッキ金属板の 廃棄物に最も好適に適用できるが、腐食等を防止するため亜鉛の層でコーティン グした鋼板からなる全ての廃棄物にも適用できる。 従って、本発明の本質的な特徴の一つによれば、本発明は、少なくとも１つの 面が亜鉛メッキで被覆してある金属板からなる廃棄物の再生方法で、上記廃棄物 を以下の連続工程で処理することを特徴とする再生方法に関する。 ａ）第一工程は、次工程において化成エッチング溶液と上記亜鉛層との接触性 を向上させることを目的として、上記亜鉛層の被覆箇所において上記化成エッチ ング溶液と接触可能な表面を増大させるために、上記廃棄物を粉砕して上記金属 板を切断し、かつ、上記亜鉛層に亀裂を生じさせる、上記廃棄物の機械処理工程 。 ｂ）第二段階は、上記亜鉛を溶解させるために、上記廃棄物を塩基性溶液に浸 漬する化成エッチング工程。 ｃ）第三工程は、上記亜鉛が溶解している上記化成エッチング溶液から、脱亜 鉛金属板を回収する工程。 前述したように、本発明において処理される廃棄物は、通常、大量に放置され ており種々の形状を有する廃棄物である。上述したような理由により、この廃棄 物を溶融させる以前に、出来るかぎり亜鉛を除去しなければならない。このため 、廃棄物を被覆している亜鉛層を除去できるよう、できるだけ完全な化成エッチ ング処理を行う必要がある。 第１工程で、亜鉛と化成エッチング溶液との接触性を向上させることを目的と して機械処理を実行することにより、化成エッチング処理が可能になる。第一工 程の機械処理は、亜鉛層が塩基性の化成エッチング溶液により接触しやすくする ために、金属板の切断面を増加させることにある。上記機械処理は、廃棄物に対 して粉砕処理を施して、金属板を物理的に切断することにより行われる。また、 亜鉛層に亀裂を生じさせると、亜鉛層と化成エッチング溶液との接触性が向上す る。 本発明の方法の第一の態様によると、本発明の第一工程を構成する上記の二種 類の過程を、シュレッダーミルを用いて同時に行う。 まず、シュレッダーミルに上記廃棄物を投入し、次いで、この廃棄物を所定の 大きさのふるいを通過させる。 従って、新しく生じた金属廃棄物をシュレッダーミルに投入すると、この廃棄 物は、衝突と粉砕の相乗効果によって、ふるいの孔を通過できる大きさまで切断 ・圧縮された金属の破片となる。 粉砕された金属の破片がふるいの孔を通過した後、集合ホッパを経由してミル の出口へと向かう。 こうして第一工程で粉砕された廃棄物は、通常、大きさが１０〜９０ｃｍであ り、好ましくは、約３０ｃｍである。 上記第一機械処理工程を通過した廃棄物を、次に、塩基性溶液に浸漬して、こ の廃棄物を被覆する亜鉛層を出来るかぎり溶解させる。 上記塩基性溶液は、水酸化ナトリウム溶液からなるものが好ましい。 上記塩基性溶液で亜鉛を出来るだけ多く溶解する条件は、適宜選択される。 例えば、上記溶液内での浸漬保持時間が約３０〜６０分、好ましくは約４５分 で、水酸化ナトリウム溶液は、９〜１１重量％の水酸化ナトリウムを含むもので 、上記溶液は、７９〜８６℃に維持されている。 ここで示した条件は、例として述べたものである。浸漬の条件は、当然、亜鉛 層の厚み等の廃棄物の組成に左右される。上記塩基性溶液の組成、その温度、及 び、上記溶液内での廃棄物の保持時間に関して、浸潰条件は変更が可能である。 しかしながら、一般的には、化成エッチング処理後に、金属板廃棄物の亜鉛含量 が１００ｐｐｍ未満となるような条件を選択する。 本発明者らは、塩基性の化成エッチング溶液に金属断片を投入する前に、粉砕 及び吐き出し過程で廃棄物の受ける機械剪断力が、塩基性溶液が直接鉄と接触で きる程度にまで、金属断片の亜鉛層に、極めて多くの亀裂を生じさせることを見 いだした。このことにより、化成エッチング溶液中で亜鉛の溶解過程が促進され る。 亜鉛の溶解後、好ましくは連続的に、金属断片を化成エッチング溶液から回収 する。その後、洗浄工程で処理して、亜鉛の溶解後に上記金属断片に残存する塩 基性溶液を除去する。 処理する廃棄物から生じる油状不純物は、化成エッチング工程でエマルジョン として存在する。 このエマルジョンの除去は、例えば、化成エッチング工程で、化成エッチング 槽が有する切込みから連続的に取り除くことで行われる。 亜鉛を化成溶液に溶解して除去した後、金属断片を回収して、付着した塩基を 完全に取り除くために、洗浄工程、好ましくは向流式洗浄で処理する。 この洗浄工程は、穴空き回転式洗浄ドラムを用いて行うのが好ましい。洗浄工 程でこのような装置を使用すると、流れだした溶液を回収して化成エッチング槽 に戻すことができる。 亜鉛メッキを除去した金属板は、次に、リサイクルを希望している工場の種類 に応じた事情を考慮に入れながら、圧縮工程で処理する。 上記圧縮工程は、亜鉛層を除去した廃棄物を粉末化することにより行うのが好 ましい。この工程は、シュレッダーミルを用いて行うのが好ましく、廃棄物を粉 砕機のふるいの穴を通過させて所望の密度が得られるような条件を用いるのが好 適である。 本発明の方法の特に興味深い態様によると、上記エッチング後に上記洗浄工程 と並行して、上記化成エッチング溶液に溶解した亜鉛を回収する。この回収操作 は、電気分解を用いて行い、必要に応じて、上記金属断片の洗浄液を電解液とし て上記化成エッチング溶液に加えてもよい。 電解液の伝導率は、電解液のｐＨを測定しながら、常に調整を行う。上記伝導 率は、４００〜５００ｍｍｈｏ／ｃｍになるように調整するのが好ましい。 亜鉛を含まない電解液は、再加熱後、化成エッチング槽で連続して再利用でき る。 上記工程の実行に際して用いる電気分解装置としては、少なくとも１つの陽極 と陰極からなるものであって、亜鉛が陰極に電着する条件下にあるものであれば よい。 しかしながら、全体の工程を完全に連続して行うことが出来る本発明の特に好 ましい態様によれば、電気分解工程の間を通じて、電気分解装置の陰極に電着し た亜鉛を連続的に陰極から脱離させる。 上記亜鉛の脱離は、陰極を振動させることで、電着した亜鉛の連続的な脱離が 可能になる、ある特定の性質を有する陰極を選択して用いることにより、実施が 可能になる。 特に好適な装置としては、亜鉛が樹枝状結晶を形成せずに微粉末状に電着する マグネシウムからなる陰極を備えた電気分解装置である。この場合、電着した亜 鉛は、陰極に強く付着していないので、単純な振動を上記陰極に与えることで容 易に脱離させることが可能である。 水酸化亜鉛を含有する電解液を、電気分解装置の各電解槽（例えば、各々が４ ０００リットルの電解槽）に連続的に投入する。 亜鉛を含有する水酸化ナトリウム系電解液は、約８０〜８５℃に維持されるの が好ましい。 陰極と陽極を有する板を備えた各電解槽に電解液を投入して、電気分解工程を 行う。 このことにより、完全に純粋な亜鉛単体を陰極に電着させることが可能になる 。上記陰極と陽極は、伝導体として機能し、上記電解液は、輸送媒体、及び、イ オンの第二の伝導体として機能する。陰極板に沈着する亜鉛の量は、当然ながら 、電気化学当量に依存しており、ファラデーの一般式から計算することができる 。陰極板上に得られる亜鉛層の厚みは、当然、その周辺の電流の強さに左右され る。 陰極に沈着する亜鉛の層は、好ましくは外から機械による振動を加えることに より、定期的に脱離させることができる。 陰極から脱離した亜鉛は、電気分解装置の電解槽の出口に、懸濁液状となって 沈降する。 このため、懸濁液として亜鉛を含有する電解液は、連続的に回収することが出 来る。次いで、上記懸濁液を濃縮して亜鉛単体を回収する。 更に、陰極に沈着した亜鉛を上述のようにして取り除いた電解液は、上記化成 エッチング槽で再利用することが出来る。 従って、上述した方法は、全工程を連続的に行うことができ、かつ、特に上記 化成エッチング槽で使用する試薬をほぼ全て再生利用することができる点で、極 めて好ましい利点を有する。 このように、本発明は、環境に有害な物質をほとんど排出するなく実施できる という極めて好ましい利点を有する方法を提供する。 本発明の方法は、自動車産業において、プレス工程等の、亜鉛メッキ金属板か ら自動車を製造する種々の工程で、亜鉛メッキ金属板のフレッシュスクラップと して生じる廃棄物に対して、特に好適に適用することができる。特に、本方法を 用いると、上記金属板廃棄物から、工場で再利用が可能な脱亜鉛金属板、及び、 金属亜鉛単体を回収することができる。 従って、本発明の方法を用いると、廃棄物の２つの主要構成要素を回収するこ とによって、そのままでは使用不可能である廃棄物を再生させることができる。 更に、本発明の方法は、腐食を防止するために亜鉛層で被覆してあるプレス可 能な金属板等の少なくとも１つの面が亜鉛層で被覆してある金属板からなる廃棄 物で、他分野で生じる廃棄物の再生に適用することも可能である。 本発明の方法を適用できる他の製品としては、例えば、鉄破片や金属板破片を 生じる種々の産業から持ち込まれる亜鉛メッキ金属板で、腐食を防止する必要が あるもの、例えば、種々の乗物の部品、金属の被覆物、金属の構造物等が挙げら れる。 以下の実施例は、純粋に本発明を例示するものとして提示する。実施例 この実施例は、本発明の方法の各工程を長方形１〜７で図式的に表す図１を参 照しながら説明する。 図１では、製品の移動を実線の矢印で表示し、水の移動を破線の矢印で表示す る。 図１で図式的に表示している装置で、フランスの自動車工場のプレス工程で生 じた、亜鉛層と切削油とでコーティングしてあるフレッシュスクラップを以下の 工程により処理した。 まず、第一工程として、軸と回転翼に連接型ハンマーを搭載したミルを用いて この金属板を粗く粉砕した。上記ミルは、９２０ｋＷの馬力を有する。この第一 工程では、粉砕機の開口部を開放した状態で粉砕を行った。この第一工程の操作 により、亜鉛の層に亀裂を生じさせ、かつ、強固に結合している金属板を切断し て、次の化成エッチング工程を効率よく行うことが可能になった。 第二工程の化成エッチングとしては、第一工程で生じた金属板の断片を約１０ ％の濃度の苛性溶液槽に８５℃で４５分間浸漬した。この工程で亜鉛は、溶液中 に溶解して、化成エッチング工程の終了後には、亜鉛メッキの脱離した金属板が 得られた。 第二工程の次は、異なる２つのルートに別れる。 まず、一つ目のルートでは、第三工程として、シャワーを備えた回転式ふるい の中に脱亜鉛金属板を入れ、１５分間向流で洗浄した。洗浄後、第四工程である 二度目の粉砕工程として、第一工程で用いたものと同様の粉砕機により脱亜鉛金 属板を更に粉砕した。第四工程の粉砕は、粉砕機の開口部を閉鎖して行ったこと 以外は、第一工程と同じ条件下で行った。この粉砕工程終了後に回収したものは 、密度が約１．５であった。 ３０００トンの亜鉛メッキ金属板を使用した結果、第四工程終了後には約２９ ３５トンの脱亜鉛金属板を回収した。 次に、もう一方のルートでは、第二工程の結果、亜鉛を含有した苛性溶液を第 ５工程の電気分解で処理した。より具体的には、２４時間／日機能し、その伝導 率が４５０ｍｍｈｏ／ｃｍである各々が４０００リットルの円筒型電解槽２０個 から構成される電気分解装置を用いて処理した。電解槽の陰極は、マグネシウム からなるものであった。陽極と陰極の電位差は、４．２Ｖに維持した。この条件 下で、亜鉛は陰極で微粉末状に沈着したが、この陰極に単純な振動を与えると脱 離し、電解槽の底に沈降した。 この工程で回収した金属亜鉛は、第六工程として、デカンテーションで分離し 、次に、第七工程で、この亜鉛を約１５〜２５ｃｍの厚い円盤状にした。 このようにして、３０００トンの亜鉛メッキ金属板から６５トンの亜鉛を回収 した。 本実施例で述べた装置の特に好ましい利点は、この装置が外部に水を排出する ことなく機能し、使用した水を全て本工程で再利用する点である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，Ｈ Ｕ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 少なくとも１つの面が亜鉛メッキで被覆してある金属板からなる廃棄物の 再生方法で、前記廃棄物を以下の連続工程で処理することを特徴とする再生方法 ： ａ）第一工程は、次工程において化成エッチング溶液と前記亜鉛層との接触性 を向上させることを目的として、前記亜鉛層の被覆箇所において前記化成エッチ ング溶液と接触可能な表面を増大させるために、前記廃棄物を粉砕して前記金属 板を切断し、かつ、前記亜鉛層に亀裂を生じさせる、前記廃棄物の機械処理工程 。 ｂ）第二段階は、前記亜鉛を溶解させるために、前記廃棄物を塩基性溶液に浸 漬する化成エッチング工程。 ｃ）第三工程は、前記亜鉛が溶解している前記化成エッチング溶液から、脱亜 鉛金属板を回収する工程。 ２． 機械処理工程は、シュレッダーミルを用いて行い、所定の大きさのふるい を通過できる大きさにまで廃棄物を粉砕するものである請求項１記載の方法。 ３． 化成エッチングは、廃棄物を水酸化ナトリウム溶液の槽に浸漬して行うも のである請求項１又は２記載の方法。 ４． 工程ｃ）の終了後に回収した金属板を、次に、洗浄工程で処理して、残存 塩基を完全に除去する請求項１、２又は３記載の方法。 ５． 洗浄工程は、廃棄物を穴空き回転式洗浄ドラムの中に入れて行うものであ る請求項４記載の方法。 ６． 亜鉛を除去した金属板を、次に、圧縮工程で処理する請求項１、２、３、 ４又は５記載の方法。 ７． 圧縮は、廃棄物の粉末化により行う請求項６記載の方法。 ８． 溶解している亜鉛を陰極に電着させるために、化成エッチング溶液を回収 し電気分解で処理する請求項１〜７のいずれか１つに記載の方法。 ９． 陰極に電着した亜鉛を、前記陰極から連続的に脱離させる請求項８記載の 方法。 １０． 陰極は、マグネシウムからなり、前記陰極に振動を与えることで、電着 した亜鉛を連続的に脱離できるものである請求項９記載の方法。 １１． 陰極から脱離した亜鉛を懸濁液として含有する電解液を連続的に回収し た後、前記懸濁液を濃縮して亜鉛単体を回収する請求項９又は１０記載の方法。 １２． 脱亜鉛金属板として工場等で再利用できる金属板、及び／又は、金属亜 鉛単体を回収できるよう、自動車産業において、プレス工程等の、亜鉛メッキ金 属板から自動車を製造する種々の工程で、前記亜鉛メッキ金属板の破片として知 られている廃棄物を再生するための、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の方 法の使用。 １３． 腐食を防止するために少なくとも１つの面が亜鉛メッキしてある金属板 からなる廃棄物を再生するための、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の方法 の使用。