インジウム回収装置
【課題】インジウム含有の廃棄物からインジウムを再利用に適した状態で効率よく回収できる。
【解決手段】廃棄物Ｗ１中の有機物を除去した後の残渣Ｒｆを受け入れて加熱し、残渣Ｒｆにインジウムを還元雰囲気の中で気化させるプラズマ炉５と、プラズマ炉５から排出された気体状のインジウムを凝縮させるスプラッシュコンデンサー７とを備える。このインジウム回収装置１では、インジウムを凝縮して回収できるため、不純物の混入は少なく、インジウムを再利用に適した状態で効率よく回収できる。
【解決手段】廃棄物Ｗ１中の有機物を除去した後の残渣Ｒｆを受け入れて加熱し、残渣Ｒｆにインジウムを還元雰囲気の中で気化させるプラズマ炉５と、プラズマ炉５から排出された気体状のインジウムを凝縮させるスプラッシュコンデンサー７とを備える。このインジウム回収装置１では、インジウムを凝縮して回収できるため、不純物の混入は少なく、インジウムを再利用に適した状態で効率よく回収できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インジウムを含有する廃棄物からインジウムを回収するインジウム回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フラットパネルディスプレイ（液晶テレビ、プラズマテレビ、携帯電話ディスプレイ等）や太陽電池パネルには、電極素材としてＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）薄膜が使用されている。フラットパネルディスプレイなどは、近年、急速に需要が高まっており、ＩＴＯ薄膜の製造のために必要となるインジウムの需要も高まっている。インジウムは希少金属であり、需要の増大に伴うインジウム素材の高騰もあって、フラットパネルディスプレイ（液晶テレビ、プラズマテレビ、携帯電話ディスプレイ等）や太陽電池パネルからインジウムを回収するための技術の確立は急務である。インジウムを回収する技術としては、例えば、ＩＴＯスクラップから酸抽出によってインジウムを回収する装置が知られている（特許文献１参照）。この種の装置では、廃ＩＴＯパネル等を溶媒抽出によって溶媒側にインジウムを移行させた後でインジウムを取り出している。
【特許文献１】特開２００２−６９５４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、廃ＩＴＯパネルには多量のガラス分が含まれていたりして、嵩張るわりには、廃ＩＴＯパネル中に含まれるインジウムの量は極めて少なく、従来の装置での回収は極めて効率が悪いために経済性も悪かった。また、従来の装置で回収したとしてもインジウムの他に不純物が多く混入されていることから、インジウムをＩＴＯなどの再利用に適した状態で効率よく回収することは難しかった。
【０００４】
本発明は、以上の課題を解決することを目的としており、廃ＩＴＯなどのインジウム含有の廃棄物からインジウムを再利用に適した状態で効率よく回収できるインジウム回収装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、インジウム含有の廃棄物からインジウムを回収するインジウム回収装置において、廃棄物中に含まれる金属のうち、少なくともインジウムを還元雰囲気の中で気化させる気化手段と、気化手段から排出された気体状のインジウムを凝縮させる凝縮手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
本発明では、インジウム含有の廃棄物は気化手段でインジウムが気化され、気体状のインジウムが凝縮手段で凝縮されて回収される。したがって、不純物の混入は少なく、インジウムを再利用に適した状態で効率よく回収できる。
【０００７】
さらに、廃棄物を受け入れて加熱し、廃棄物中の有機物を熱分解によって除去した後に気化手段に排出する熱分解手段を更に備えると好適である。廃棄物中の有機物を熱分解によって除去し、残った廃棄物からインジウムを回収するため、従来の溶媒抽出によってインジウムを回収する装置に比べて、大量の廃棄物の処理に有効である。さらに、インジウム含有の廃棄物からは有機物が除去されるため、不純物の混入は更に少なくなり、インジウムを再利用に適した状態で効率よく回収できる。
【０００８】
さらに、気化手段では、インジウムの蒸発温度以上で、且つ、鉄の蒸発温度以下の温度で、廃棄物が加熱されると好適である。鉄の蒸発温度はインジウムの蒸発温度よりも高く、廃棄物の加熱温度を上記の温度範囲にすることで、廃棄物中に鉄が含まれていても鉄は気化されない。従って、インジウムを鉄から分離して効率よく回収できる。
【０００９】
さらに、凝縮手段は、溶融した亜鉛を貯留する貯留槽と、貯留槽内に気体状のインジウムを導入するインジウム導入部と、を備えていると好適である。インジウムは、亜鉛鉱石などとして自然界に存在しており、亜鉛と非常に結びつき易い。上記構成では、気体状のインジウムが導入される貯留槽内に溶融した亜鉛が貯留されているため、気体状のインジウムは、貯留槽内で溶融した亜鉛に接触して凝縮する。インジウムだけだと、廃棄物中に含まれるインジウムの量は極めて少なく、凝縮手段に導入される気体状のインジウムの量も微量であると推定できる。そのため、溶融状態のインジウムは極めて少なくなり、気体状のインジウムとの接触面積が少なくなってインジウムが凝縮されずに排出されてしまう虞が高くなる。上記構成では、貯留槽内に溶融した亜鉛を貯留するのでインジウムを亜鉛で捕捉して効率よく凝縮させることができ、亜鉛−インジウム合金として回収できる。さらに、インジウムは、亜鉛鉱石などとして生産されることから、亜鉛−インジウム合金からインジウムのみを精製する技術は確立されており、亜鉛−インジウム合金を回収することができれば、インジウムを再利用する上での障害は少なく、再利用に有効である。
【００１０】
さらに、凝縮手段は、貯留槽内に貯留された亜鉛を攪拌して飛散させる攪拌翼を更に有するスプラッシュコンデンサーであると好適である。溶融した亜鉛を飛散させることで、気体状のインジウムとの接触面積は更に大きくなり、インジウムの効率的な凝縮に有効である。
【００１１】
さらに、熱分解手段には、廃棄物と共に亜鉛を含有する亜鉛含有物が投入されると好適である。亜鉛の蒸発温度は、インジウムの蒸発温度よりも低い。従って、亜鉛含有物が投入されると、気化手段では、少なくとも亜鉛とインジウムとが気化され、気体状の亜鉛とインジウムとが貯留槽に導入される。ここで、インジウムは、亜鉛と一緒に効率よく凝縮されるため、インジウムの回収に有効である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、インジウム含有の廃棄物からインジウムを再利用に適した状態で効率よく回収できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係るインジウム回収装置の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るインジウム回収装置を概略的に示す図、図２はキルン式熱分解炉を概略的に示す図、図３はプラズマ炉を概略的に示す図、図４は、スプラッシュコンデンサーを概略的に示す図である。
【００１４】
図１に示されるように、インジウム回収装置１は、フラットパネルディスプレイ（液晶テレビ、プラズマテレビ、携帯電話ディスプレイ等）や太陽電池パネルなどのインジウム含有の廃棄物Ｗ１及び廃乾電池（ＵＤＢ：Used Dry Battery）などの亜鉛含有の廃棄物（亜鉛含有物）Ｗ２を処理し、これらの廃棄物Ｗ１，Ｗ２から各種金属を回収する装置である。フラットパネルディスプレイや太陽電池パネルには、電極素材として、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）薄膜が使用されており、インジウム回収装置１では、主としてＩＴＯ薄膜で使用されたインジウムの回収に有効である。
【００１５】
インジウム回収装置１は、インジウム含有の廃棄物Ｗ１や亜鉛含有の廃棄物Ｗ２を受け入れて加熱するキルン式熱分解炉（熱分解手段）３と、キルン式熱分解炉３から排出された残渣Ｒｆを受け入れて加熱するプラズマ炉（気化手段）５と、プラズマ炉５から排出された気体状のインジウム及び亜鉛を含む排ガスを受け入れるスプラッシュコンデンサー（凝縮手段）７とを備えている。
【００１６】
キルン式熱分解炉３は、縦型キルンもあるが、本実施形態では横型キルンを採用している。図２に示されるように、キルン式熱分解炉３は、インジウム含有の廃棄物Ｗ１や亜鉛含有の廃棄物Ｗ２を焙焼する円筒形状の焙焼炉９と、焙焼炉９から排出される燃焼排ガスを二次燃焼する二次燃焼室１１とを備えている。焙焼炉９及び二次燃焼室１１は還元雰囲気に保持され、焙焼炉９では３００℃〜７００℃の炉内温度に維持されている。
【００１７】
焙焼炉９の外周には歯車９ａが設けられ、焙焼炉９は図示しないモータによって軸線Ｌ回りに回転する。焙焼炉９は、廃棄物Ｗ１，Ｗ２を受入れ側Ｕｓから排出側Ｄｓへ移動させることができるように、受入れ側Ｕｓから排出側Ｄｓに向けて下方に傾斜されている。焙焼炉９と二次燃焼室１１とは、焙焼炉９が回転可能に且つ接合部の気密が保持されるように接合されている。廃棄物Ｗ１，Ｗ２を焙焼した後の残渣Ｒｆと燃焼排ガスとは、焙焼炉９の排出口から二次燃焼室１１に導入され、残渣Ｒｆは落下し、燃焼排ガスは上昇してガス冷却洗浄器１７（図１参照）に送られる。
【００１８】
焙焼炉９の受入れ側Ｕｓの端面であるフロントウォール９ｂには、定量供給装置１３に連結される受入口が形成されている。また、フロントウォール９ｂには、助燃バーナ１５が貫通して配置されている。助燃バーナ１５は、フロントウォール９ｂから焙焼炉９の排出側Ｄｓに向かって火炎を放射する。助燃バーナ１５には、図示しない燃料ポンプによって燃料タンクから重油等の燃料が供給される。また、フロントウォール９ｂには、スプラッシュコンデンサー７から排出されるＣＯガスを熱源として焙焼炉９内に供給するために供給管９ｄが接続されている。
【００１９】
定量供給装置１３は、フロントウォール９ｂの受入口に接続されたシリンダ部１３ａと、シリンダ部１３ａ内を往復動する押出部１３ｂと、押出部１３ｂの往復動を駆動制御する供給器１３ｃと、シリンダ部１３ａ内に連通するホッパ１３ｄとを備えている。ホッパ１３ｄには、インジウム含有の廃棄物や亜鉛含有の廃棄物が投入される。ホッパ１３ｄ内に堆積する廃棄物は、押出部１３ｂの往復動によって定量ずつが焙焼炉９内に供給される。定量供給装置１３は、スクリューコンベヤなどによって廃棄物を焙焼炉９内に供給する装置であってもよい。
【００２０】
焙焼炉９内へ供給された廃棄物Ｗ１，Ｗ２は、供給当初から助燃バーナ１５によって加熱される。廃棄物Ｗ１，Ｗ２は、焙焼炉９内において、攪拌されながら３００℃〜７００℃にまで加熱され、受入れ側Ｕｓから排出側Ｄｓに移動する。廃棄物Ｗ１，Ｗ２中に含有されている有機物は、焙焼炉９内で熱分解され、ガス状可燃物になり、燃焼排ガスとなって二次燃焼室１１に送られる。焙焼炉９では、シャフト炉などの固定式とは異なり、回転の攪拌効果で小規模の装置で多量の廃棄物Ｗ１，Ｗ２の有機物熱分解が可能になる。
【００２１】
また、焙焼炉９内では、廃棄物Ｗ１，Ｗ２中の水銀などの低沸点金属は蒸発し、燃焼排ガスと一緒に二次燃焼室１１に送られる。また、廃棄物Ｗ１，Ｗ２が焼却処理された後の残渣Ｒｆもまた二次燃焼室１１に送られる。
【００２２】
二次燃焼室１１には、補助バーナ（図示せず）が設けられており、燃焼排ガス中のガス状可燃分を完全に燃焼させる。また、二次燃焼室１１には、残渣Ｒｆと飛翔ダストとを分離するための二股式の第１排出口１１ａ及び第２排出口１１ｂが設けられている。残渣Ｒｆの出口となる第１排出口１１ａは、焙焼炉９側に設けられ、飛翔ダストの出口となる第２排出口１１ｂは、二次燃焼室１１の傾斜した側面側に設けられている。残渣Ｒｆは、第１排出口１１ａから排出される。一方、飛翔ダストは、二次燃焼室１１で流速が落ちて落下し、第２排出口１１ｂから排出される。飛翔ダストには、未燃焼分が多く含まれており、二股式の第１，第２排出口１１ａ，１１ｂを設けることで、飛翔ダストのみを回収でき、その飛翔ダストを再度焙焼炉９に投入するようにすることもできる。
【００２３】
図１に示されるように、二次燃焼室１１から排出された排ガスは、ガス冷却洗浄器１７に送られる。ガス冷却洗浄器１７では、排ガス中の低沸点金属は冷却されて凝縮し、洗浄水と共にｐＨ調整槽１９に送られる。ガス冷却洗浄器１７からの排水（洗浄水）は廃棄物Ｗ１，Ｗ２中の塩素等により強酸を呈しているので、ｐＨ調整槽１９では、アルカリ薬液によりｐＨを３〜４に調整し、その後、排水は沈澱槽２１に送られる。沈澱槽２１内で排水中の酸不溶の低沸点金属を沈澱させて回収し、図示しない後段の精製装置に送ると共に、低沸点金属を除去した水は若干の酸可溶物質を含んだまま、熱交換器を介して洗浄水としてガス冷却洗浄器１７に供給され循環使用される。ガス冷却洗浄器１７からの排ガスは適宜処理して無公害化した後、大気中に放出する。なお、この排ガスの一部をキルン式熱分解炉３の焙焼炉９内に戻してもよい。
【００２４】
キルン式熱分解炉３の二次燃焼室１１の第１排出口１１ａは、移送管やスクリューコンベヤ（粉体移送部）などが配置された移送ライン２３を介してプラズマ炉５に接続されている。残渣Ｒｆ中にはインジウム（Ｉｎ）や亜鉛（Ｚｎ）などの比較的沸点の低い金属とスズ（Ｓｎ）や鉄（Ｆｅ）などの比較的沸点の高い金属が含まれており、移送ライン２３を通ってプラズマ炉５に供給される。プラズマ炉５は、還元雰囲気に保持されている。ここで、残渣Ｒｆに含まれるカーボン（炭素棒）にて主要金属類（亜鉛、インジウム、スズ、鉄）が還元される。
【００２５】
図３に示されるように、プラズマ炉５は、溶融金属を保持する溶融槽２５と、プラズマフレーム（火炎）を放射するプラズマトーチ２７などを備えており、プラズマフレームの輻射などによって残渣Ｒｆ中の主要金属類を気化もしくは溶融する。プラズマ炉５では、主要金属類を加熱し、インジウムよりも沸点の低い金属を選択的に気化させるために炉内温度を１４００℃〜１６００℃に保持している。
【００２６】
プラズマ炉５内での各金属の状態について図５を参照して説明する。図５は、各金属の融点、沸点及び平衡蒸気圧を示す図である。インジウム（Ｉｎ）の融点は最も低く、次に、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）の順番で融点は高くなる。これらの金属の融点は５００℃以下であるため、キルン式熱分解炉３からプラズマ炉５に供給される段階で一部は既に溶融している。一方で、鉄（Ｆｅ）の融点は１７００℃よりも高いため、固体の状態でプラズマ炉５に供給される。
【００２７】
プラズマ炉５内の温度は、少なくともインジウムを気化させて排ガスと一緒に後段のスプラッシュコンデンサー７に供給できる温度にする必要があり、そのためには、インジウムの蒸発温度１４００℃以上にする必要がある。なお、蒸発温度とは、一定圧力に保たれた液体（溶融金属）の飽和温度をいい、蒸発温度以上に加熱すると、その溶融金属は表面から蒸発する。なお、亜鉛の蒸発温度はインジウムの蒸発温度よりも低いため、インジウムの蒸発温度以上に維持することで亜鉛も蒸発して気化する。
【００２８】
また、炉内温度を上げすぎるとスズや鉄などの蒸発温度を超えてしまい、気体状の鉄やスズなどがスプラッシュコンデンサー７に供給されてしまう。そのため、炉内温度は鉄などの蒸発温度２２００℃以下にするのが好ましい。インジウムは、１４００℃（蒸発を開始する温度）位から蒸気圧が立ち始め、２０００℃でほとんど蒸発してしまうと予想される。これに対して、溶融している鉄は２２００℃（蒸発を開始する温度）位から蒸気圧が立ち始める。従って、２０００℃を境にしてインジウムと鉄が分離されるようになるが、実際の運転では、多少の温度変動も考慮して、インジウムの蒸発温度よりも高く、鉄の蒸発温度よりも低い１４００℃〜１６００℃の温度にて炉内温度を維持するようにしている。
【００２９】
プラズマ炉５の炉内温度を１４００℃〜１６００℃にすることで、プラズマ炉５に投入された残渣Ｒｆ中のインジウムや亜鉛は溶融還元されて気化し、排ガスと共にスプラッシュコンデンサー７に導入される。一方で、残渣Ｒｆ中の鉄やスズは溶融還元され炉底に溜り、溶融フェロアロイ（Ｆｅ−Ｓｎ）として取り出されて回収される。また、残渣Ｒｆ中に含有される難還元性金属酸化物はスラグとして排出される。
【００３０】
スプラッシュコンデンサー７は、プラズマ炉５に隣接して設けられており、図４に示されるように、溶融した亜鉛やインジウムを貯留する貯留槽７ｂと、貯留槽７ｂ内に気体状のインジウムや亜鉛を導入する導入部（インジウム導入部）７ａとを備えている。導入部７ａは排ガス管２９を介してプラズマ炉５に接続されており、プラズマ炉５で気化したインジウムや亜鉛は、排ガス管２９及び導入部７ａを通って貯留槽７ｂに供給される。
【００３１】
さらに、スプラッシュコンデンサー７は、溶融金属を攪拌し、特に亜鉛を飛散させる複数の攪拌翼７ｃを備えている。気体状のインジウムや亜鉛は、スプラッシュコンデンサー７で冷却されて凝縮するが、微量のインジウムは、飛散された亜鉛に接触することで効率良く凝縮される。貯留槽７ｂ内に貯留する亜鉛中には、インジウムが濃縮された状態で含有され、溶融した亜鉛−インジウム合金として回収管７ｄから引き抜かれて回収される。
【００３２】
なお、インジウムは、亜鉛鉱石などとして生産されることから、亜鉛−インジウム合金からインジウムのみを精製する技術は確立されており、亜鉛−インジウム合金でれば、亜鉛精錬メーカーに亜鉛原料として売却することで、亜鉛精錬メーカーの既存の亜鉛精錬工程及びインジウム生産工程で亜鉛及びインジウムが生産できる。そのため、亜鉛−インジウム合金を回収することができれば、インジウムを再利用する上での障害は少なく、再利用に有効である。
【００３３】
スプラッシュコンデンサー７でインジウムや亜鉛などの金属を除去した後の一酸化炭素ＣＯを含む排ガスはダクト７ｅを通ってガス冷却洗浄器３１に導かれる。この排ガスは、ガス冷却洗浄器３１で洗浄された後、キルン式熱分解炉３の熱源として焙焼炉９内に供給される。一方、ガス冷却洗浄器３１からの排水は、凝縮剤添加槽３５を介して沈澱槽３７に送られる。その沈澱槽３７で排水中の金属酸化物は沈殿し、スラジとして取り出される。また、沈澱槽３７で金属酸化物を除去された排水は、ｐＨ調整槽３９に送られる。ｐＨ調整槽３９では、ガス冷却洗浄器３１からの排水にスプラッシュコンデンサー７からの排ガスに随伴した未回収の金属酸化物及び廃棄物中に含有されるアルカリ成分が溶解・混入しており、元来強アルカリを呈するので、酸化薬液を添加し、沈澱槽３７の出口でｐＨ７〜９程度の弱アルカリとなるように調整する。ｐＨ調整槽３９からの排水はクーラーを介して洗浄水として、ガス冷却洗浄器３１に循環させて使用すると共に、循環水の増加分は適宜処理して無公害化した後、排水する。
【００３４】
次に、インジウム回収装置１を使用したインジウム回収方法について説明する。キルン式熱分解炉３のホッパ１３ｄに、インジウム含有の廃棄物Ｗ１や亜鉛含有の廃棄物（亜鉛含有物）Ｗ２を投入する。焙焼炉９では、炉内温度を３００℃〜７００℃以上に維持して廃棄物Ｗ１，Ｗ２中の有機物を熱分解によって除去する（有機物除去工程）。
【００３５】
次に、焙焼炉９内に残る残渣をプラズマ炉５に供給する。プラズマ炉５内は還元雰囲気とし、炉内温度をインジウムの蒸発温度以上で、且つ、鉄の蒸発温度以下の温度に維持する。本実施形態では、炉内温度を１４００℃〜１６００℃に維持する。プラズマ炉５内では、残渣中のインジウムや亜鉛は溶融還元されて気化し、排ガスと一緒にスプラッシュコンデンサー７に導入する（気化工程）。一方で、残渣Ｒｆ中の鉄やスズは溶融還元されて炉底に溜り、Ｆｅ−Ｓｎ（フェロアロイ）として取り出す。また、残渣Ｒｆ中に含有される難還元性金属酸化物はスラグとして排出する。
【００３６】
次に、スプラッシュコンデンサー７の貯留槽７ｂで気体状のインジウムを凝縮させ、凝縮したインジウムを回収する（凝縮工程）。ここで、貯留槽７ｂ内には、亜鉛の湯だまりを形成し、さらに、この湯だまりを攪拌し、貯留槽７ｂ内で亜鉛が飛散した状態を形成しておく。この湯だまりを形成するために、本実施形態では、インジウム含有の廃棄物Ｗ１と一緒に亜鉛含有の廃棄物Ｗ２も投入している。インジウムは、亜鉛鉱石などとして自然界に存在しており、亜鉛と非常に結びつき易い。スプラッシュコンデンサー７の貯留槽７ｂ内に亜鉛の湯だまりを形成することで、気体状のインジウムは、貯留槽７ｂ内で溶融した亜鉛に接触して凝縮し易くなる。特に、亜鉛の飛散状態を形成しておくことで、気体状のインジウムと亜鉛との接触面積が広がり、微量のインジウムであっても効率よく湯だまり内に凝縮させることができる。
【００３７】
亜鉛の湯だまりを形成しなくても、インジウムは貯留槽７ｂ内で凝縮するが、廃棄物Ｗ１中に含まれるインジウムの量は少なく、貯留槽７ｂに導入される気体状のインジウムの量も微量であると推定できるため、溶融状態のインジウムと気体状のインジウムとの接触面積が少なく、インジウムを凝縮させるのに効率が悪い。貯留槽７ｂ内に亜鉛の湯だまりを形成しておくことでインジウムを効率よく凝縮させることができ、亜鉛−インジウム合金として効率よく回収できる。
【００３８】
以上のインジウム回収装置１では、インジウム含有の廃棄物Ｗ１はプラズマ炉５で気化され、気体状のインジウムがスプラッシュコンデンサー７で凝縮されて回収される。したがって、不純物の混入は少なく、インジウムを再利用に適した状態で効率よく回収できる。
【００３９】
特に、本実施形態では、廃棄物Ｗ１を受け入れて加熱し、廃棄物Ｗ１中の有機物を熱分解によって除去した後にプラズマ炉５に排出するキルン式熱分解炉３を備えており、廃棄物Ｗ１，Ｗ２中の有機物を熱分解によって除去し、有機物が除去された後の廃棄物、すなわち残渣（廃棄物）Ｒｆからインジウムを回収している。従って、従来の溶媒抽出によってインジウムを回収する装置に比べて、大量の廃棄物Ｗ１，Ｗ２を処理してインジウムを回収する際に有効であり、特にフラットパネルディスプレイなどのように、嵩張る割りにはインジウムの含有量が極めて少ない廃棄物Ｗ１からインジウムを回収する場合に有効である。さらに、インジウム含有の廃棄物Ｗ１からは有機物が除去され、さらに、有機物が除去された残渣Ｒｆはプラズマ炉５で加熱されてインジウムが気化され、気体状のインジウムがスプラッシュコンデンサー７で凝縮されて回収されており、不純物の混入は少なく、インジウムを再利用に適した状態で効率よく回収できる。
【００４０】
さらに、プラズマ炉５では、インジウムの蒸発温度以上で、且つ、鉄の蒸発温度以下の温度で残渣を加熱するため、インジウムよりも蒸発温度の高い鉄はプラズマ炉５では気化されず、インジウムを鉄から分離して効率よく回収できる。
【００４１】
また、スプラッシュコンデンサー７では、亜鉛の湯だまりを形成するため、微量のインジウムであっても、亜鉛に結びつけて凝縮させ易くなり、インジウムの回収効率は向上する。特に、スプラッシュコンデンサー７の貯留槽７ｂ内では、亜鉛の飛散状態が形成されているので、気体状のインジウムとの接触面積は、飛散状態を形成しない場合に比べて大きくなり、インジウムの効率的な凝縮に有効である。
【００４２】
さらに、本実施形態では、インジウム含有の廃棄物Ｗ１と一緒に亜鉛含有の廃棄物Ｗ２をキルン式熱分解炉３に投入している。亜鉛の蒸発温度は、インジウムの蒸発温度よりも低いため、亜鉛含有の廃棄物を投入することで、プラズマ炉５では、少なくとも亜鉛とインジウムとが気化され、気体状の亜鉛とインジウムとがスプラッシュコンデンサー７に導入され、亜鉛の湯だまりとなってインジウムの回収に有効である。
【００４３】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明の熱分解手段はキルン式熱分解炉３に限定されず、他の加熱炉であってもよい。また、気化手段はプラズマ炉５に限定されず、還元性雰囲気を形成できてインジウムを気化できる温度で加熱できる他の溶融炉（還元性溶融炉）であってもよい。また、凝縮手段はスプラッシュコンデンサー７に限定されず、気体状のインジウムを凝縮できる要素であればよい。また、インジウム含有の廃棄物は、フラットパネルディスプレイなどの廃ＩＴＯパネルに限定されず、廃ＩＺＯ（インジウム−亜鉛酸化物）パネルにも適用できる。また、上記実施形態では、キルン式熱分解炉３（熱分解手段）を介して、亜鉛含有の廃棄物Ｗ２（亜鉛含有物）を間接的にプラズマ炉５（気化手段）に投入したが、亜鉛含有物を直接に気化手段に投入するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態に係るインジウム回収装置を概略的に示す図である。
【図２】本実施形態に係るキルン式熱分解炉を概略的に示す図である。
【図３】本実施形態に係るプラズマ炉を概略的に示す図である。
【図４】本実施形態に係るスプラッシュコンデンサーを概略的に示す図である。
【図５】各金属の融点、沸点及び平衡蒸気圧を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…インジウム回収装置、３…キルン式熱分解炉（熱分解手段）、５…プラズマ炉（気化手段）、７…スプラッシュコンデンサー（凝縮手段）、７ａ…導入部（インジウム導入部）、７ｂ…貯留槽、７ｃ…攪拌翼、Ｒｆ…残渣（有機物を除去した後の廃棄物）、Ｗ１…廃棄物（インジウム含有）、Ｗ２…廃棄物（亜鉛含有物）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インジウムを含有する廃棄物からインジウムを回収するインジウム回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フラットパネルディスプレイ（液晶テレビ、プラズマテレビ、携帯電話ディスプレイ等）や太陽電池パネルには、電極素材としてＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）薄膜が使用されている。フラットパネルディスプレイなどは、近年、急速に需要が高まっており、ＩＴＯ薄膜の製造のために必要となるインジウムの需要も高まっている。インジウムは希少金属であり、需要の増大に伴うインジウム素材の高騰もあって、フラットパネルディスプレイ（液晶テレビ、プラズマテレビ、携帯電話ディスプレイ等）や太陽電池パネルからインジウムを回収するための技術の確立は急務である。インジウムを回収する技術としては、例えば、ＩＴＯスクラップから酸抽出によってインジウムを回収する装置が知られている（特許文献１参照）。この種の装置では、廃ＩＴＯパネル等を溶媒抽出によって溶媒側にインジウムを移行させた後でインジウムを取り出している。
【特許文献１】特開２００２−６９５４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、廃ＩＴＯパネルには多量のガラス分が含まれていたりして、嵩張るわりには、廃ＩＴＯパネル中に含まれるインジウムの量は極めて少なく、従来の装置での回収は極めて効率が悪いために経済性も悪かった。また、従来の装置で回収したとしてもインジウムの他に不純物が多く混入されていることから、インジウムをＩＴＯなどの再利用に適した状態で効率よく回収することは難しかった。
【０００４】
本発明は、以上の課題を解決することを目的としており、廃ＩＴＯなどのインジウム含有の廃棄物からインジウムを再利用に適した状態で効率よく回収できるインジウム回収装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、インジウム含有の廃棄物からインジウムを回収するインジウム回収装置において、廃棄物中に含まれる金属のうち、少なくともインジウムを還元雰囲気の中で気化させる気化手段と、気化手段から排出された気体状のインジウムを凝縮させる凝縮手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
本発明では、インジウム含有の廃棄物は気化手段でインジウムが気化され、気体状のインジウムが凝縮手段で凝縮されて回収される。したがって、不純物の混入は少なく、インジウムを再利用に適した状態で効率よく回収できる。
【０００７】
さらに、廃棄物を受け入れて加熱し、廃棄物中の有機物を熱分解によって除去した後に気化手段に排出する熱分解手段を更に備えると好適である。廃棄物中の有機物を熱分解によって除去し、残った廃棄物からインジウムを回収するため、従来の溶媒抽出によってインジウムを回収する装置に比べて、大量の廃棄物の処理に有効である。さらに、インジウム含有の廃棄物からは有機物が除去されるため、不純物の混入は更に少なくなり、インジウムを再利用に適した状態で効率よく回収できる。
【０００８】
さらに、気化手段では、インジウムの蒸発温度以上で、且つ、鉄の蒸発温度以下の温度で、廃棄物が加熱されると好適である。鉄の蒸発温度はインジウムの蒸発温度よりも高く、廃棄物の加熱温度を上記の温度範囲にすることで、廃棄物中に鉄が含まれていても鉄は気化されない。従って、インジウムを鉄から分離して効率よく回収できる。
【０００９】
さらに、凝縮手段は、溶融した亜鉛を貯留する貯留槽と、貯留槽内に気体状のインジウムを導入するインジウム導入部と、を備えていると好適である。インジウムは、亜鉛鉱石などとして自然界に存在しており、亜鉛と非常に結びつき易い。上記構成では、気体状のインジウムが導入される貯留槽内に溶融した亜鉛が貯留されているため、気体状のインジウムは、貯留槽内で溶融した亜鉛に接触して凝縮する。インジウムだけだと、廃棄物中に含まれるインジウムの量は極めて少なく、凝縮手段に導入される気体状のインジウムの量も微量であると推定できる。そのため、溶融状態のインジウムは極めて少なくなり、気体状のインジウムとの接触面積が少なくなってインジウムが凝縮されずに排出されてしまう虞が高くなる。上記構成では、貯留槽内に溶融した亜鉛を貯留するのでインジウムを亜鉛で捕捉して効率よく凝縮させることができ、亜鉛−インジウム合金として回収できる。さらに、インジウムは、亜鉛鉱石などとして生産されることから、亜鉛−インジウム合金からインジウムのみを精製する技術は確立されており、亜鉛−インジウム合金を回収することができれば、インジウムを再利用する上での障害は少なく、再利用に有効である。
【００１０】
さらに、凝縮手段は、貯留槽内に貯留された亜鉛を攪拌して飛散させる攪拌翼を更に有するスプラッシュコンデンサーであると好適である。溶融した亜鉛を飛散させることで、気体状のインジウムとの接触面積は更に大きくなり、インジウムの効率的な凝縮に有効である。
【００１１】
さらに、熱分解手段には、廃棄物と共に亜鉛を含有する亜鉛含有物が投入されると好適である。亜鉛の蒸発温度は、インジウムの蒸発温度よりも低い。従って、亜鉛含有物が投入されると、気化手段では、少なくとも亜鉛とインジウムとが気化され、気体状の亜鉛とインジウムとが貯留槽に導入される。ここで、インジウムは、亜鉛と一緒に効率よく凝縮されるため、インジウムの回収に有効である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、インジウム含有の廃棄物からインジウムを再利用に適した状態で効率よく回収できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係るインジウム回収装置の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るインジウム回収装置を概略的に示す図、図２はキルン式熱分解炉を概略的に示す図、図３はプラズマ炉を概略的に示す図、図４は、スプラッシュコンデンサーを概略的に示す図である。
【００１４】
図１に示されるように、インジウム回収装置１は、フラットパネルディスプレイ（液晶テレビ、プラズマテレビ、携帯電話ディスプレイ等）や太陽電池パネルなどのインジウム含有の廃棄物Ｗ１及び廃乾電池（ＵＤＢ：Used Dry Battery）などの亜鉛含有の廃棄物（亜鉛含有物）Ｗ２を処理し、これらの廃棄物Ｗ１，Ｗ２から各種金属を回収する装置である。フラットパネルディスプレイや太陽電池パネルには、電極素材として、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）薄膜が使用されており、インジウム回収装置１では、主としてＩＴＯ薄膜で使用されたインジウムの回収に有効である。
【００１５】
インジウム回収装置１は、インジウム含有の廃棄物Ｗ１や亜鉛含有の廃棄物Ｗ２を受け入れて加熱するキルン式熱分解炉（熱分解手段）３と、キルン式熱分解炉３から排出された残渣Ｒｆを受け入れて加熱するプラズマ炉（気化手段）５と、プラズマ炉５から排出された気体状のインジウム及び亜鉛を含む排ガスを受け入れるスプラッシュコンデンサー（凝縮手段）７とを備えている。
【００１６】
キルン式熱分解炉３は、縦型キルンもあるが、本実施形態では横型キルンを採用している。図２に示されるように、キルン式熱分解炉３は、インジウム含有の廃棄物Ｗ１や亜鉛含有の廃棄物Ｗ２を焙焼する円筒形状の焙焼炉９と、焙焼炉９から排出される燃焼排ガスを二次燃焼する二次燃焼室１１とを備えている。焙焼炉９及び二次燃焼室１１は還元雰囲気に保持され、焙焼炉９では３００℃〜７００℃の炉内温度に維持されている。
【００１７】
焙焼炉９の外周には歯車９ａが設けられ、焙焼炉９は図示しないモータによって軸線Ｌ回りに回転する。焙焼炉９は、廃棄物Ｗ１，Ｗ２を受入れ側Ｕｓから排出側Ｄｓへ移動させることができるように、受入れ側Ｕｓから排出側Ｄｓに向けて下方に傾斜されている。焙焼炉９と二次燃焼室１１とは、焙焼炉９が回転可能に且つ接合部の気密が保持されるように接合されている。廃棄物Ｗ１，Ｗ２を焙焼した後の残渣Ｒｆと燃焼排ガスとは、焙焼炉９の排出口から二次燃焼室１１に導入され、残渣Ｒｆは落下し、燃焼排ガスは上昇してガス冷却洗浄器１７（図１参照）に送られる。
【００１８】
焙焼炉９の受入れ側Ｕｓの端面であるフロントウォール９ｂには、定量供給装置１３に連結される受入口が形成されている。また、フロントウォール９ｂには、助燃バーナ１５が貫通して配置されている。助燃バーナ１５は、フロントウォール９ｂから焙焼炉９の排出側Ｄｓに向かって火炎を放射する。助燃バーナ１５には、図示しない燃料ポンプによって燃料タンクから重油等の燃料が供給される。また、フロントウォール９ｂには、スプラッシュコンデンサー７から排出されるＣＯガスを熱源として焙焼炉９内に供給するために供給管９ｄが接続されている。
【００１９】
定量供給装置１３は、フロントウォール９ｂの受入口に接続されたシリンダ部１３ａと、シリンダ部１３ａ内を往復動する押出部１３ｂと、押出部１３ｂの往復動を駆動制御する供給器１３ｃと、シリンダ部１３ａ内に連通するホッパ１３ｄとを備えている。ホッパ１３ｄには、インジウム含有の廃棄物や亜鉛含有の廃棄物が投入される。ホッパ１３ｄ内に堆積する廃棄物は、押出部１３ｂの往復動によって定量ずつが焙焼炉９内に供給される。定量供給装置１３は、スクリューコンベヤなどによって廃棄物を焙焼炉９内に供給する装置であってもよい。
【００２０】
焙焼炉９内へ供給された廃棄物Ｗ１，Ｗ２は、供給当初から助燃バーナ１５によって加熱される。廃棄物Ｗ１，Ｗ２は、焙焼炉９内において、攪拌されながら３００℃〜７００℃にまで加熱され、受入れ側Ｕｓから排出側Ｄｓに移動する。廃棄物Ｗ１，Ｗ２中に含有されている有機物は、焙焼炉９内で熱分解され、ガス状可燃物になり、燃焼排ガスとなって二次燃焼室１１に送られる。焙焼炉９では、シャフト炉などの固定式とは異なり、回転の攪拌効果で小規模の装置で多量の廃棄物Ｗ１，Ｗ２の有機物熱分解が可能になる。
【００２１】
また、焙焼炉９内では、廃棄物Ｗ１，Ｗ２中の水銀などの低沸点金属は蒸発し、燃焼排ガスと一緒に二次燃焼室１１に送られる。また、廃棄物Ｗ１，Ｗ２が焼却処理された後の残渣Ｒｆもまた二次燃焼室１１に送られる。
【００２２】
二次燃焼室１１には、補助バーナ（図示せず）が設けられており、燃焼排ガス中のガス状可燃分を完全に燃焼させる。また、二次燃焼室１１には、残渣Ｒｆと飛翔ダストとを分離するための二股式の第１排出口１１ａ及び第２排出口１１ｂが設けられている。残渣Ｒｆの出口となる第１排出口１１ａは、焙焼炉９側に設けられ、飛翔ダストの出口となる第２排出口１１ｂは、二次燃焼室１１の傾斜した側面側に設けられている。残渣Ｒｆは、第１排出口１１ａから排出される。一方、飛翔ダストは、二次燃焼室１１で流速が落ちて落下し、第２排出口１１ｂから排出される。飛翔ダストには、未燃焼分が多く含まれており、二股式の第１，第２排出口１１ａ，１１ｂを設けることで、飛翔ダストのみを回収でき、その飛翔ダストを再度焙焼炉９に投入するようにすることもできる。
【００２３】
図１に示されるように、二次燃焼室１１から排出された排ガスは、ガス冷却洗浄器１７に送られる。ガス冷却洗浄器１７では、排ガス中の低沸点金属は冷却されて凝縮し、洗浄水と共にｐＨ調整槽１９に送られる。ガス冷却洗浄器１７からの排水（洗浄水）は廃棄物Ｗ１，Ｗ２中の塩素等により強酸を呈しているので、ｐＨ調整槽１９では、アルカリ薬液によりｐＨを３〜４に調整し、その後、排水は沈澱槽２１に送られる。沈澱槽２１内で排水中の酸不溶の低沸点金属を沈澱させて回収し、図示しない後段の精製装置に送ると共に、低沸点金属を除去した水は若干の酸可溶物質を含んだまま、熱交換器を介して洗浄水としてガス冷却洗浄器１７に供給され循環使用される。ガス冷却洗浄器１７からの排ガスは適宜処理して無公害化した後、大気中に放出する。なお、この排ガスの一部をキルン式熱分解炉３の焙焼炉９内に戻してもよい。
【００２４】
キルン式熱分解炉３の二次燃焼室１１の第１排出口１１ａは、移送管やスクリューコンベヤ（粉体移送部）などが配置された移送ライン２３を介してプラズマ炉５に接続されている。残渣Ｒｆ中にはインジウム（Ｉｎ）や亜鉛（Ｚｎ）などの比較的沸点の低い金属とスズ（Ｓｎ）や鉄（Ｆｅ）などの比較的沸点の高い金属が含まれており、移送ライン２３を通ってプラズマ炉５に供給される。プラズマ炉５は、還元雰囲気に保持されている。ここで、残渣Ｒｆに含まれるカーボン（炭素棒）にて主要金属類（亜鉛、インジウム、スズ、鉄）が還元される。
【００２５】
図３に示されるように、プラズマ炉５は、溶融金属を保持する溶融槽２５と、プラズマフレーム（火炎）を放射するプラズマトーチ２７などを備えており、プラズマフレームの輻射などによって残渣Ｒｆ中の主要金属類を気化もしくは溶融する。プラズマ炉５では、主要金属類を加熱し、インジウムよりも沸点の低い金属を選択的に気化させるために炉内温度を１４００℃〜１６００℃に保持している。
【００２６】
プラズマ炉５内での各金属の状態について図５を参照して説明する。図５は、各金属の融点、沸点及び平衡蒸気圧を示す図である。インジウム（Ｉｎ）の融点は最も低く、次に、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）の順番で融点は高くなる。これらの金属の融点は５００℃以下であるため、キルン式熱分解炉３からプラズマ炉５に供給される段階で一部は既に溶融している。一方で、鉄（Ｆｅ）の融点は１７００℃よりも高いため、固体の状態でプラズマ炉５に供給される。
【００２７】
プラズマ炉５内の温度は、少なくともインジウムを気化させて排ガスと一緒に後段のスプラッシュコンデンサー７に供給できる温度にする必要があり、そのためには、インジウムの蒸発温度１４００℃以上にする必要がある。なお、蒸発温度とは、一定圧力に保たれた液体（溶融金属）の飽和温度をいい、蒸発温度以上に加熱すると、その溶融金属は表面から蒸発する。なお、亜鉛の蒸発温度はインジウムの蒸発温度よりも低いため、インジウムの蒸発温度以上に維持することで亜鉛も蒸発して気化する。
【００２８】
また、炉内温度を上げすぎるとスズや鉄などの蒸発温度を超えてしまい、気体状の鉄やスズなどがスプラッシュコンデンサー７に供給されてしまう。そのため、炉内温度は鉄などの蒸発温度２２００℃以下にするのが好ましい。インジウムは、１４００℃（蒸発を開始する温度）位から蒸気圧が立ち始め、２０００℃でほとんど蒸発してしまうと予想される。これに対して、溶融している鉄は２２００℃（蒸発を開始する温度）位から蒸気圧が立ち始める。従って、２０００℃を境にしてインジウムと鉄が分離されるようになるが、実際の運転では、多少の温度変動も考慮して、インジウムの蒸発温度よりも高く、鉄の蒸発温度よりも低い１４００℃〜１６００℃の温度にて炉内温度を維持するようにしている。
【００２９】
プラズマ炉５の炉内温度を１４００℃〜１６００℃にすることで、プラズマ炉５に投入された残渣Ｒｆ中のインジウムや亜鉛は溶融還元されて気化し、排ガスと共にスプラッシュコンデンサー７に導入される。一方で、残渣Ｒｆ中の鉄やスズは溶融還元され炉底に溜り、溶融フェロアロイ（Ｆｅ−Ｓｎ）として取り出されて回収される。また、残渣Ｒｆ中に含有される難還元性金属酸化物はスラグとして排出される。
【００３０】
スプラッシュコンデンサー７は、プラズマ炉５に隣接して設けられており、図４に示されるように、溶融した亜鉛やインジウムを貯留する貯留槽７ｂと、貯留槽７ｂ内に気体状のインジウムや亜鉛を導入する導入部（インジウム導入部）７ａとを備えている。導入部７ａは排ガス管２９を介してプラズマ炉５に接続されており、プラズマ炉５で気化したインジウムや亜鉛は、排ガス管２９及び導入部７ａを通って貯留槽７ｂに供給される。
【００３１】
さらに、スプラッシュコンデンサー７は、溶融金属を攪拌し、特に亜鉛を飛散させる複数の攪拌翼７ｃを備えている。気体状のインジウムや亜鉛は、スプラッシュコンデンサー７で冷却されて凝縮するが、微量のインジウムは、飛散された亜鉛に接触することで効率良く凝縮される。貯留槽７ｂ内に貯留する亜鉛中には、インジウムが濃縮された状態で含有され、溶融した亜鉛−インジウム合金として回収管７ｄから引き抜かれて回収される。
【００３２】
なお、インジウムは、亜鉛鉱石などとして生産されることから、亜鉛−インジウム合金からインジウムのみを精製する技術は確立されており、亜鉛−インジウム合金でれば、亜鉛精錬メーカーに亜鉛原料として売却することで、亜鉛精錬メーカーの既存の亜鉛精錬工程及びインジウム生産工程で亜鉛及びインジウムが生産できる。そのため、亜鉛−インジウム合金を回収することができれば、インジウムを再利用する上での障害は少なく、再利用に有効である。
【００３３】
スプラッシュコンデンサー７でインジウムや亜鉛などの金属を除去した後の一酸化炭素ＣＯを含む排ガスはダクト７ｅを通ってガス冷却洗浄器３１に導かれる。この排ガスは、ガス冷却洗浄器３１で洗浄された後、キルン式熱分解炉３の熱源として焙焼炉９内に供給される。一方、ガス冷却洗浄器３１からの排水は、凝縮剤添加槽３５を介して沈澱槽３７に送られる。その沈澱槽３７で排水中の金属酸化物は沈殿し、スラジとして取り出される。また、沈澱槽３７で金属酸化物を除去された排水は、ｐＨ調整槽３９に送られる。ｐＨ調整槽３９では、ガス冷却洗浄器３１からの排水にスプラッシュコンデンサー７からの排ガスに随伴した未回収の金属酸化物及び廃棄物中に含有されるアルカリ成分が溶解・混入しており、元来強アルカリを呈するので、酸化薬液を添加し、沈澱槽３７の出口でｐＨ７〜９程度の弱アルカリとなるように調整する。ｐＨ調整槽３９からの排水はクーラーを介して洗浄水として、ガス冷却洗浄器３１に循環させて使用すると共に、循環水の増加分は適宜処理して無公害化した後、排水する。
【００３４】
次に、インジウム回収装置１を使用したインジウム回収方法について説明する。キルン式熱分解炉３のホッパ１３ｄに、インジウム含有の廃棄物Ｗ１や亜鉛含有の廃棄物（亜鉛含有物）Ｗ２を投入する。焙焼炉９では、炉内温度を３００℃〜７００℃以上に維持して廃棄物Ｗ１，Ｗ２中の有機物を熱分解によって除去する（有機物除去工程）。
【００３５】
次に、焙焼炉９内に残る残渣をプラズマ炉５に供給する。プラズマ炉５内は還元雰囲気とし、炉内温度をインジウムの蒸発温度以上で、且つ、鉄の蒸発温度以下の温度に維持する。本実施形態では、炉内温度を１４００℃〜１６００℃に維持する。プラズマ炉５内では、残渣中のインジウムや亜鉛は溶融還元されて気化し、排ガスと一緒にスプラッシュコンデンサー７に導入する（気化工程）。一方で、残渣Ｒｆ中の鉄やスズは溶融還元されて炉底に溜り、Ｆｅ−Ｓｎ（フェロアロイ）として取り出す。また、残渣Ｒｆ中に含有される難還元性金属酸化物はスラグとして排出する。
【００３６】
次に、スプラッシュコンデンサー７の貯留槽７ｂで気体状のインジウムを凝縮させ、凝縮したインジウムを回収する（凝縮工程）。ここで、貯留槽７ｂ内には、亜鉛の湯だまりを形成し、さらに、この湯だまりを攪拌し、貯留槽７ｂ内で亜鉛が飛散した状態を形成しておく。この湯だまりを形成するために、本実施形態では、インジウム含有の廃棄物Ｗ１と一緒に亜鉛含有の廃棄物Ｗ２も投入している。インジウムは、亜鉛鉱石などとして自然界に存在しており、亜鉛と非常に結びつき易い。スプラッシュコンデンサー７の貯留槽７ｂ内に亜鉛の湯だまりを形成することで、気体状のインジウムは、貯留槽７ｂ内で溶融した亜鉛に接触して凝縮し易くなる。特に、亜鉛の飛散状態を形成しておくことで、気体状のインジウムと亜鉛との接触面積が広がり、微量のインジウムであっても効率よく湯だまり内に凝縮させることができる。
【００３７】
亜鉛の湯だまりを形成しなくても、インジウムは貯留槽７ｂ内で凝縮するが、廃棄物Ｗ１中に含まれるインジウムの量は少なく、貯留槽７ｂに導入される気体状のインジウムの量も微量であると推定できるため、溶融状態のインジウムと気体状のインジウムとの接触面積が少なく、インジウムを凝縮させるのに効率が悪い。貯留槽７ｂ内に亜鉛の湯だまりを形成しておくことでインジウムを効率よく凝縮させることができ、亜鉛−インジウム合金として効率よく回収できる。
【００３８】
以上のインジウム回収装置１では、インジウム含有の廃棄物Ｗ１はプラズマ炉５で気化され、気体状のインジウムがスプラッシュコンデンサー７で凝縮されて回収される。したがって、不純物の混入は少なく、インジウムを再利用に適した状態で効率よく回収できる。
【００３９】
特に、本実施形態では、廃棄物Ｗ１を受け入れて加熱し、廃棄物Ｗ１中の有機物を熱分解によって除去した後にプラズマ炉５に排出するキルン式熱分解炉３を備えており、廃棄物Ｗ１，Ｗ２中の有機物を熱分解によって除去し、有機物が除去された後の廃棄物、すなわち残渣（廃棄物）Ｒｆからインジウムを回収している。従って、従来の溶媒抽出によってインジウムを回収する装置に比べて、大量の廃棄物Ｗ１，Ｗ２を処理してインジウムを回収する際に有効であり、特にフラットパネルディスプレイなどのように、嵩張る割りにはインジウムの含有量が極めて少ない廃棄物Ｗ１からインジウムを回収する場合に有効である。さらに、インジウム含有の廃棄物Ｗ１からは有機物が除去され、さらに、有機物が除去された残渣Ｒｆはプラズマ炉５で加熱されてインジウムが気化され、気体状のインジウムがスプラッシュコンデンサー７で凝縮されて回収されており、不純物の混入は少なく、インジウムを再利用に適した状態で効率よく回収できる。
【００４０】
さらに、プラズマ炉５では、インジウムの蒸発温度以上で、且つ、鉄の蒸発温度以下の温度で残渣を加熱するため、インジウムよりも蒸発温度の高い鉄はプラズマ炉５では気化されず、インジウムを鉄から分離して効率よく回収できる。
【００４１】
また、スプラッシュコンデンサー７では、亜鉛の湯だまりを形成するため、微量のインジウムであっても、亜鉛に結びつけて凝縮させ易くなり、インジウムの回収効率は向上する。特に、スプラッシュコンデンサー７の貯留槽７ｂ内では、亜鉛の飛散状態が形成されているので、気体状のインジウムとの接触面積は、飛散状態を形成しない場合に比べて大きくなり、インジウムの効率的な凝縮に有効である。
【００４２】
さらに、本実施形態では、インジウム含有の廃棄物Ｗ１と一緒に亜鉛含有の廃棄物Ｗ２をキルン式熱分解炉３に投入している。亜鉛の蒸発温度は、インジウムの蒸発温度よりも低いため、亜鉛含有の廃棄物を投入することで、プラズマ炉５では、少なくとも亜鉛とインジウムとが気化され、気体状の亜鉛とインジウムとがスプラッシュコンデンサー７に導入され、亜鉛の湯だまりとなってインジウムの回収に有効である。
【００４３】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明の熱分解手段はキルン式熱分解炉３に限定されず、他の加熱炉であってもよい。また、気化手段はプラズマ炉５に限定されず、還元性雰囲気を形成できてインジウムを気化できる温度で加熱できる他の溶融炉（還元性溶融炉）であってもよい。また、凝縮手段はスプラッシュコンデンサー７に限定されず、気体状のインジウムを凝縮できる要素であればよい。また、インジウム含有の廃棄物は、フラットパネルディスプレイなどの廃ＩＴＯパネルに限定されず、廃ＩＺＯ（インジウム−亜鉛酸化物）パネルにも適用できる。また、上記実施形態では、キルン式熱分解炉３（熱分解手段）を介して、亜鉛含有の廃棄物Ｗ２（亜鉛含有物）を間接的にプラズマ炉５（気化手段）に投入したが、亜鉛含有物を直接に気化手段に投入するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態に係るインジウム回収装置を概略的に示す図である。
【図２】本実施形態に係るキルン式熱分解炉を概略的に示す図である。
【図３】本実施形態に係るプラズマ炉を概略的に示す図である。
【図４】本実施形態に係るスプラッシュコンデンサーを概略的に示す図である。
【図５】各金属の融点、沸点及び平衡蒸気圧を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…インジウム回収装置、３…キルン式熱分解炉（熱分解手段）、５…プラズマ炉（気化手段）、７…スプラッシュコンデンサー（凝縮手段）、７ａ…導入部（インジウム導入部）、７ｂ…貯留槽、７ｃ…攪拌翼、Ｒｆ…残渣（有機物を除去した後の廃棄物）、Ｗ１…廃棄物（インジウム含有）、Ｗ２…廃棄物（亜鉛含有物）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インジウム含有の廃棄物からインジウムを回収するインジウム回収装置において、
前記廃棄物中に含まれる金属のうち、少なくとも前記インジウムを還元雰囲気の中で気化させる気化手段と、
前記気化手段から排出された気体状の前記インジウムを凝縮させる凝縮手段と、
を備えたことを特徴とするインジウム回収装置。
【請求項２】
前記廃棄物を受け入れて加熱し、前記廃棄物中の有機物を熱分解によって除去した後に前記気化手段に排出する熱分解手段を更に備えることを特徴とする請求項１記載のインジウム回収装置。
【請求項３】
前記気化手段では、前記インジウムの蒸発温度以上で、且つ、鉄の蒸発温度以下の温度で、前記廃棄物が加熱されることを特徴とする請求項１または２記載のインジウム回収装置。
【請求項４】
前記凝縮手段は、
溶融した亜鉛を貯留する貯留槽と、前記貯留槽内に気体状の前記インジウムを導入するインジウム導入部と、を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のインジウム回収装置。
【請求項５】
前記凝縮手段は、前記貯留槽内に貯留された前記亜鉛を攪拌して飛散させる攪拌翼を更に有するスプラッシュコンデンサーであることを特徴とする請求項４記載のインジウム回収装置。
【請求項６】
前記気化手段には、前記廃棄物と共に亜鉛を含有する亜鉛含有物が投入されることを特徴とする請求項４または５記載のインジウム回収装置。
【請求項１】
インジウム含有の廃棄物からインジウムを回収するインジウム回収装置において、
前記廃棄物中に含まれる金属のうち、少なくとも前記インジウムを還元雰囲気の中で気化させる気化手段と、
前記気化手段から排出された気体状の前記インジウムを凝縮させる凝縮手段と、
を備えたことを特徴とするインジウム回収装置。
【請求項２】
前記廃棄物を受け入れて加熱し、前記廃棄物中の有機物を熱分解によって除去した後に前記気化手段に排出する熱分解手段を更に備えることを特徴とする請求項１記載のインジウム回収装置。
【請求項３】
前記気化手段では、前記インジウムの蒸発温度以上で、且つ、鉄の蒸発温度以下の温度で、前記廃棄物が加熱されることを特徴とする請求項１または２記載のインジウム回収装置。
【請求項４】
前記凝縮手段は、
溶融した亜鉛を貯留する貯留槽と、前記貯留槽内に気体状の前記インジウムを導入するインジウム導入部と、を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のインジウム回収装置。
【請求項５】
前記凝縮手段は、前記貯留槽内に貯留された前記亜鉛を攪拌して飛散させる攪拌翼を更に有するスプラッシュコンデンサーであることを特徴とする請求項４記載のインジウム回収装置。
【請求項６】
前記気化手段には、前記廃棄物と共に亜鉛を含有する亜鉛含有物が投入されることを特徴とする請求項４または５記載のインジウム回収装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２９３０６５（Ｐ２００９−２９３０６５Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４５９３８（Ｐ２００８−１４５９３８）
【出願日】平成２０年６月３日（２００８．６．３）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月３日（２００８．６．３）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]