JP5093687B2 - 自動車排ガスコンバータから白金族触媒を濃縮する方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車排ガスコンバータから白金族触媒を回収し濃縮する方法に関する。

従来、自動車排ガスコンバータはハニカム構造体ごと乾式製錬炉に入れて貴金属を回収するか、酸などにより貴金属を溶解抽出する方法が行われてきた。これらの改善方法については、既にいくつかの発明が知られている（特許文献１〜３参照）。

特許第２７１７９３５号公報 特許第３８３９４３１号公報 特許第３６７９９８５号公報

しかしながら、ハニカム構造体に含有する貴金属濃度は低く（０．１％〜０．５％程度）、大規模施設でないと採算がとれないことから、リサイクル率は必ずしも高くない。ハニカム構造体をあらかじめ粒子段階で簡便に分離して貴金属を１次濃縮すれば、付加価値の高い金属粉末として市場に流通しやすくなると考えられ、基礎研究の結果が学会等で報告されている。しかしながら、磁選、浮選、液−液抽出を用いた従来の粒子分離技術ではうまく回収できない。

本発明は、上記従来の問題点を解決することを目的とするものであり、ハニカム構造体から粒子段階で貴金属を１次濃縮する方法として、いわゆる粒子分離技術（比重選別，磁選，浮選等）ではなく、２段階の破砕工程による選択粉砕方法によって効率的に濃縮する方法を実現することを課題とするものである。

そして、本発明では、それぞれの破砕工程は、簡便に行うことができ、かつ回収は篩い分けだけとして、中小のスクラップ回収業等において簡単に導入する技術を実現することを課題とするものである。

本発明は上記課題を解決するために、自動車排ガスコンバータとして利用され、内壁面に白金族触媒を担持するアルミナ層がコートされたハニカム構造体を、破砕機又はハンマによって圧縮力又は衝撃力を与えて１次破砕を行い粒子とし、白金族触媒を担持するアルミナ層を外表面に露出させ、１次破砕で得られた粒子同士を水中又は空気中で衝突させて２次破砕を行い、１次破砕で得られた粒子の基材であるハニカム構造体をほとんど破壊せずに、１次破砕で得られた粒子表面にコートされたアルミナ層のみを剥離させることにより、ハニカム構造体に比べ、アルミナ層を優先的に微粒子化し、２次破砕により得られた粒子の中から微粒子化したアルミナ微粒子のみを篩い分けスクリーンにより回収することにより、アルミナ微粒子に担持した白金族触媒の濃縮をすることを特徴とする自動車排ガスコンバータから白金族触媒を濃縮する方法を提供する。

本発明によると、１次破砕でハニカム構造体の内壁面から白金族触媒を担持するアルミナ層を外表面に露出させ、２次破砕でアルミナ層をはぎ取ってアルミナ層を優先的に微粒子化し、このアルミナ微粒子のみを回収するので、２つの破砕工程も簡単に行うことによって、ハニカム構造体から粒子段階で貴金属である白金族触媒を簡単かつ効率的に１次濃縮することができる。

本発明に係る自動車排ガスコンバータから白金族触媒を濃縮する方法の実施の形態を実施例に基づいて図面を参照して、以下に説明する。

図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ自動車排ガスコンバータのハニカム構造体の全体構成、断面及びその拡大状態を示す図である。本実施例におけるハニカム構造体１は、その基材はコーディエライトから形成されており、このコーディエライト基材２から形成されたハニカム構造体１の格子状の孔３の内壁面４には、図１（ｃ）に示すように、アルミナ層５が付着されている。

なお、本実施例では、ハニカム構造体１は、その基材はコーディエライトから形成されているもので説明するが、別の材料で形成されているものであっても本発明は利用可能である。

アルミナ層５は、白金族触媒を担持しているが、本発明の方法は、このアルミナ層５を濃縮して回収する方法である。即ち、本発明は、ハニカム構造体１の孔３内の内壁面４にコートされているアルミナ層５を剥がし取り、このアルミナ層５のみを微細化して篩い分けによって回収し、アルミナ層５に担示されている白金族触媒を濃縮して回収する方法である。

なお、この明細書では「白金族触媒を濃縮」とは、白金族触媒自体の濃度を高めることではなく、ハニカム構造体１から白金族触媒を担持するアルミナ層５を回収することで、ハニカム構造体１全体の量に対する白金族触媒の回収比率を高めるという意味である。

本発明の方法では、まず、ハニカム構造体１の孔３内の内壁面４に塗布されているアルミナ層５を剥がし取る必要がある。そのための方法として、次の２つの方法がある。

第１の方法は、アルミナ層５を剥がしとるには、孔３内にショット材等を流し衝突させて削り取る方法である。孔３内にショット材等を流し衝突させて削り取る第１の方法は、有力な方法ではあるが、ショット材等が孔３内に入ってアルミナ層５に満遍なく衝突するのに十分小さな微粒子ショット材では、質量が小さく衝突力が小さくなって剥がす効果が低くなる。

また、この第１の方法は、剥離したアルミナ層５とこの微粒子ショット材との分離工程が新たに必要となるばかりか、回収されたアルミナ層５に少なからずこの微粒子ショット材が残留するため回収品の品位の低下や、微粒子ショット材再利用率の低下によるコスト増大に繋がる。

第２の方法は、１次破砕として、コーディエライト基材２からなるハニカム構造体１をある程度壊して、ハニカム構造体１の多数のハニカム孔３のそれぞれを形成する各内壁が１粒子となるようにし、アルミナ層５を粒子の外表面に露出させたのち、２次破砕として、コーディエライト粒子相互を衝突させてアルミナ層５を剥がし取る方法である。上記１粒子は、粒径数ｍｍ程度の粒子であり、本明細書では、内壁面４にアルミナ層５を有するコーディエライト基材２を破砕して得られるから、「コーディエライト粒子」とも言う。

このように、ハニカム構造体１をある程度壊して各内壁が１粒子（コーディエライト粒子）を構成する第２の方法は、破砕工程が２段階となるが、１段目の破砕（１次破砕）は、ハンマによる打撃、プレス機による圧縮、あるいは圧縮力や衝撃力を主体とした市販のクラッシャなどで比較的容易に達成可能である。

２段階目の破砕（２次破砕）は乾式（空気中）で行っても良いが、破砕中にアルミナが微粉化するため、その速やかな回収には水中での操作が有利である。水中で攪拌羽根によるスクラビングをすることにより、１次破砕されたコーディエライト粒子同士が緩やかに衝突して、コーディエライト粒子はほとんど破壊せずに、外表面に露出しているアルミナ層５を容易に剥がし取ることができる。

このようにして剥がされたアルミナ層５の粒子は、主として数１０μｍオーダーの大きさを有しており、ｍｍオーダーのコーディエライト粒子と、篩い分けにより容易に分離可能である。本発明の方法では、この第２の方法を採用した。

以下さらに、本発明の方法をより詳細に説明する。本発明の方法では、まず、ハニカム構造体１を、ハンマで打撃するか、プレス機で圧縮するか、ジョークラッシャなど圧縮力や衝撃力を主体とした市販のクラッシャで衝撃を与え１次破砕する（図２（ａ）参照）。

この１次破砕により、圧縮力あるいは衝撃力をハニカム構造体１の空洞に逃がしながら、ハニカム構造体１が潰れるように破壊するため、ハニカム構造体１の多数の孔３の各内壁４がコーディエライト粒子６として単離する（図２（ａ）〜（ｃ）参照）。これにより、ハニカム構造体１の多数の孔３の内壁面４にコートされたアルミナ層５が、ハニカム構造体１の１次破砕で得られるコーディエライト粒子６の外表面に露出する。

その後、１次破砕粒子の２次破砕を行う。例えば、図３に示すような２次破砕機７を使用する。この２次破砕機７では、水の流れを乱れ易くする邪魔板８を設けた円筒状水槽９にコーディエライト粒子６（１次破砕粒子）と水を投入し、羽根の向きが互いに異なる２枚のインペラ１０、１１を挿入し、回転により上のインペラ１０は水を下方に、下のインペラ１１は水を上方に送り出す、いわゆるスクラバ装置により、１次破砕で得られたコーディエライト粒子６同士の衝突を促す。

この衝突によって、コーディエライト粒子６から、アルミナ層５がアルミナ微粒子としてはぎ取られる。

図３では、水槽９内でスクリーン（篩）１２を設け、一定の粒径以下（例えば４５μｍ以下）になったアルミナ微粒子は速やかにスクリーン１２の篩目を通過して、下方のアルミナ微粒子回収ポケット１３によって回収する構造をとっている。

しかし、スクリーンは２次破砕後、別工程で実施しても良い。その場合、一定時間、攪拌して２次破砕を終えたならば、例えば４５μｍの篩目を有するスクリーンで２次破砕物を篩い分け、篩目を通してスクリーンの下方に落下したアルミナ微粒子を回収する。この結果、アルミナ微粒子に担持されている状態ではあるが、白金族触媒をハニカム構造体１の量全体に対して濃縮状態で回収できる。

図４は、本発明の方法による効果を実証する試験結果を示す図であり、本発明の方法で回収された４５μｍ以下産物の組成の一例を示す。具体的には、図４は、２次破砕時間と、アルミナ層５及びコーディエライト基材２の各々について全体の何％が破砕によって４５μｍ以下となったかを示したものである。なお、図中「白金族旦持」とあるのは、「白金族担持」の誤記であり読み替えるものとする。

この図４に示すとおり、破砕時間５分〜６０分の間に、４５μｍ以下となったアルミナの割合が３７．３％〜６８．８％であったのに対し、コーディエライトは２．３％〜６．４％であり、アルミナが４５μｍ以下となる割合はコーディエライトの１０〜１６倍であった。

もともと、コーディエライトはアルミナの５倍程度多く存在しているため、未処理のハニカム構造体１中の白金族濃度と、処理後の４５μｍ以下のアルミナ粒群に対する白金族濃度とを比較すると、少なくとも４〜５倍の濃縮は可能である。

以上、本発明に係る自動車排ガスコンバータから白金族触媒を濃縮する方法の最良の形態を実施例に基づいて説明したが、本発明はこのような実施例に限定されることなく、特許請求の範囲記載の技術的事項の範囲内で、いろいろな実施例があることは言うまでもない。

本発明の方法は、以上のような構成であるから、自動車排ガスコンバータから白金族触媒を回収し濃縮する以外に、その他のリサイクル技術分野でも適用可能であるものと考えられる。

本発明に係る自動車排ガスコンバータから白金族触媒を濃縮する方法の実施例において対象とするハニカム構造体を説明する図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれハニカム構造体の全体構成、断面及びその拡大状態を示す図である。 本発明に係る自動車排ガスコンバータから白金族触媒を濃縮する方法の実施例の工程を説明する図であり、（ａ）はハニカム構造体に破砕力を加える状態を示し、（ｂ）は１次破砕物（コーディエライト粒子群）を示し、（ｃ）は１次破砕物であるコーディエライト粒子の拡大図を示す図である。 本発明に係る自動車排ガスコンバータから白金族触媒を濃縮する方法の実施例において２次破砕で使用する２次破砕機を説明する図である。 本発明に係る自動車排ガスコンバータから白金族触媒を濃縮する方法による効果を実証する試験結果を示す図である。

符号の説明

１ ハニカム構造体
２ コーディエライト基材
３ ハニカム構造体の孔
４ 内壁面
５ アルミナ層
６ コーディエライト粒子
７ ２次破砕機
８ 邪魔板
９ 円筒状水槽
１０、１１ インペラ
１２ スクリーン
１３ 微粒子回収ポケット

Claims (1)

1. 自動車排ガスコンバータとして利用され、内壁面に白金族触媒を担持するアルミナ層がコートされたハニカム構造体を、破砕機又はハンマによって圧縮力又は衝撃力を与えて１次破砕を行い粒子とし、白金族触媒を担持するアルミナ層を外表面に露出させ、
   １次破砕で得られた粒子同士を水中又は空気中で衝突させて２次破砕を行い、１次破砕で得られた粒子の基材であるハニカム構造体をほとんど破壊せずに、１次破砕で得られた粒子表面にコートされたアルミナ層のみを剥離させることにより、ハニカム構造体に比べ、アルミナ層を優先的に微粒子化し、
   ２次破砕により得られた粒子の中から微粒子化したアルミナ微粒子のみを篩い分けスクリーンにより回収することにより、アルミナ微粒子に担持した白金族触媒の濃縮をすることを特徴とする自動車排ガスコンバータから白金族触媒を濃縮する方法。