金属鉛の回収方法
【課題】 鉛と酸化物を含有するドロスから、金属鉛を効率よく回収する手段を提供する。
【解決手段】 鉛と酸化物を含有するドロス９を回収釜１の坩堝２に投入し、８８６℃以上で加熱した状態を継続する。坩堝２の下方に溶融金属鉛が分離されるので、回収釜１の底部に設置した取り出し口８から溶融金属鉛を流出させ取り出す。ドロス９は、好ましくは９００℃〜１１００℃の温度範囲で加熱する。
【解決手段】 鉛と酸化物を含有するドロス９を回収釜１の坩堝２に投入し、８８６℃以上で加熱した状態を継続する。坩堝２の下方に溶融金属鉛が分離されるので、回収釜１の底部に設置した取り出し口８から溶融金属鉛を流出させ取り出す。ドロス９は、好ましくは９００℃〜１１００℃の温度範囲で加熱する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛と鉛酸化物を含むドロスから金属鉛を回収する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、鉛蓄電池は自動車用、産業用に広く用いられている。鉛蓄電池の製造工程では鉛を溶解する操作が種々あり、ここで発生する鉛と鉛酸化物を含むドロスから金属鉛を効率良く回収し、再利用することが望まれる。
【０００３】
特開平０９−７３９２４号公報（特許文献１）には、溶解釜内で溶融した鉛合金の表面に炭素粉末と酸化鉛ＰｂＯｘ（０．５＜Ｘ＜２）粉末を存在させることにより、ドロスの還元を促進し、また、ドロスからの鉛合金の回収を促進させることが開示されている。このとき、鉛合金の溶融温度は、６００℃〜７５０℃に設定されている。
【０００４】
特開２００７−３１７４１７号公報（特許文献２）には、ドロスや鉛蓄電池製造過程で不良となった極板や極板群を回収炉で加熱して溶解し、金属鉛を回収する方法が開示されている。この技術では、回収炉内を６００℃に加熱し、その上方に設けられたドロス室に、固体還元剤とともにドロス、極板および極板群を投入して、これらを撹拌器により撹拌している。そして、溶融した金属鉛をドロス室の下方に設けられた回収室に滴下させ、ドロス室の下部に設けた貫通孔から金属鉛を回収している。固体還元剤は、木炭等である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−７３９２４号公報
【特許文献２】特開２００７−３１７４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の回収方法では、鉛酸化物の還元を促進するために還元剤として炭素材を使用しているが、高い回収率を期待できなかった。 本発明の目的は、鉛と鉛酸化物を含有するドロスから、金属鉛を効率よく回収する手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、第１の発明は、鉛と鉛酸化物を含有するドロスを回収釜中で８８６℃以上に加熱し、溶融して前記回収釜の下方に分離された溶融金属鉛を取り出すことを特徴とする（請求項１）。
【０００８】
背景技術に記載したように、従来、ドロスから金属鉛を回収するに際して、加熱温度を６００℃〜７５０℃に設定している。対して本発明は、従来の技術では想定していない８８６℃以上という高い温度でドロスを加熱している。前記ドロスは、表面を酸化鉛（比重９．５、融点８８６℃）で覆われた金属鉛（比重１１．３、融点３２７℃の）を多く含有している。ドロスを８８６℃以上で加熱すると、酸化鉛が溶融し、すでに溶融して凝集した金属鉛が酸化鉛との比重差により下方に沈降し、ドロスから分離される。従って、本発明によれば、還元剤のような特別な添加剤を使用することなく、高純度の金属鉛を効率よく回収することができる。
【０００９】
第２の発明は、上記ドロスの加熱温度を、好ましくは、９００℃〜１１００℃とすることを特徴とする（請求項２）。９００℃以上にすることにより溶融金属鉛の分離が一層促進され、１１００℃以下にすることにより溶融金属鉛の蒸発や酸化を抑制して、回収を高い状態に維持することができる。
【００１０】
なお、本願明細書において「金属鉛」とは、ドロスが生成する溶融鉛中に合金成分として他の元素が含まれており、当該元素が回収した金属鉛中に移行して含まれている場合も、金属鉛と称する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、鉛と鉛酸化物を含むドロスから金属鉛を効率よく回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態において、回収釜の坩堝にドロスを投入した状態を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態において、ドロスを加熱して溶融金属鉛が下方に分離された状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
鉛蓄電池の製造においては、鉛や鉛合金を溶解釜中で溶融して、必要な部品・部材を鋳造する工程がある。例えば、活物質を保持させて極板を構成するための集電体（格子体）を鋳造すること、エキスパンド加工や打ち抜き加工をして集電体を形成するための鉛シートを鋳造すること、セパレータを挟んで正極板と負極板を交互に積層して極板群を構成する際に同極性の極板同士を接続するストラップを鋳造することなどである。
【００１４】
このような鋳造に際して、鉛を溶解釜で溶融し、また、必要に応じてカルシウム、錫、アンチモンなどを添加した鉛合金を溶解釜で調製する。溶解釜で鉛や鉛合金成分を高温で加熱溶解するため、それらの湯面に鉛と鉛酸化物を含有するドロスが生成し浮遊する。
【００１５】
溶融した鉛や鉛合金の湯面に前記ドロスが浮遊した状態を継続していると、インゴットの溶解釜への追加投入や、ポンプなどによる溶融鉛の送出時にドロスが障害となる。そのため、定期的にドロスをすくい出し除去する。
【００１６】
本発明は、上記ドロスから金属鉛を回収する方法であり、以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
図１に、金属鉛を回収する回収釜１の断面図を示す。回収釜１は、ドロス９を入れる坩堝２と、坩堝２の周囲に配置されたヒータ管３、坩堝２を覆う蓋４及び架台５より構成されている。坩堝２とヒータ管３の間には空間を設け、ヒータ管３を保護するための空気層６とする。前記空気層６内に、温度計測用の熱電対７を配置する。また、回収釜１の坩堝２の底部には、金属鉛を回収するための取り出し口８を設ける。
【００１８】
坩堝２の材質は特に制限されるものではないが、黒鉛、炭化珪素、窒化珪素、マグネシアなどのセラミック製が好ましい。また、蓋４の材質もこれに準ずるものである。
【００１９】
まず、坩堝２の内部にドロス９を投入し、図示しない温度調整機でヒータ管３に通電し、空気層６、坩堝２を介してドロス９を過熱する。ドロス９の温度を８８６℃以上になるように加熱状態を維持する。すると、ドロス中の金属鉛と酸化鉛が溶融し、溶融金属鉛１０が比重差により下方に沈降し、ドロスから分離される。加熱状態のドロス９から、溶融金属鉛１０が坩堝２の下方に沈降した状態は図２のようになる。
【００２０】
このとき前記取り出し口８の封口部材１１を外し、直下の回収用坩堝１２に溶融鉛１０を流出させ取り出す。
【００２１】
図１及び２では、下注ぎ方式の回収釜１について説明したが、そのほかに、例えば製鉄所の転炉のように、坩堝を傾斜させて溶融鉛を流出させる方式でも良い。
【００２２】
ドロス９は、好ましくは、９００℃以上で加熱する。９００℃より低いと、一旦溶融したドロスが再び固まりやすく、９００℃以上とすることにより溶融金属鉛１０の分離が一層促進される。また、ドロス９は、好ましくは、１１００℃以下で加熱する。１１００℃を越えると、溶融金属鉛の蒸発が多くなり、酸化も進むことから、回収率が低下してくる。
【実施例】
【００２３】
（実施例１〜７、比較例１〜３）
ドロスの成分は、酸化鉛が５〜１０質量％、金属鉛が９０〜９５質量％である。このドロスを、容量２０Ｌの坩堝２に４０ｋｇ投入し、１２００、１１００、１０００、９５０、９００、８９０、８８６、８８０、８００、６５０℃の各温度で１時間加熱し、図１、図２を用いて説明した方法で金属鉛を取り出した。表１に、取り出した各金属鉛の回収率を示す。回収率は次の式により算出した。
回収率（％）＝（回収金属鉛質量／投入ドロス質量）×１００
【００２４】
（従来例１）
ドロスを還元剤（木炭粉）とともに坩堝２に投入して６５０℃で加熱し、図１、図２を用いて説明した方法に準じて金属鉛を取り出した。表１に回収率を示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】
表１から次のことが理解できる。従来例１では、還元剤を使用しても金属鉛の回収率は１０％程度である。ドロスの加熱温度が上がるほど、金属鉛の回収率は向上するが（比較例１〜３）、回収率は加熱温度８８０℃（比較例１）でも３２％にとどまる。しかし、加熱温度を８８６℃（実施例７）とすることで、回収率を５７％と向上でき、９００℃以上とすることにより大幅に向上できる。
【００２７】
しかし、加熱温度１２００℃（実施例１）では回収率が低下してくる。これは、前述したように、溶融金属鉛の蒸発、高温酸化の促進のためである。加熱温度が１１００℃を超えると、蒸気の発生が多くなり、これを処理する排気設備の損耗が大きくなるので、回収率も考慮して、好ましい加熱温度は１１００℃以下である。
【符号の説明】
【００２８】
１…回収釜、２…坩堝、３…ヒータ管、４…蓋、５…架台、６…空気層、７…熱電対、８…取り出し口、９…ドロス、１０…溶融金属鉛、１１…封口部材、１２…回収用坩堝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛と鉛酸化物を含むドロスから金属鉛を回収する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、鉛蓄電池は自動車用、産業用に広く用いられている。鉛蓄電池の製造工程では鉛を溶解する操作が種々あり、ここで発生する鉛と鉛酸化物を含むドロスから金属鉛を効率良く回収し、再利用することが望まれる。
【０００３】
特開平０９−７３９２４号公報（特許文献１）には、溶解釜内で溶融した鉛合金の表面に炭素粉末と酸化鉛ＰｂＯｘ（０．５＜Ｘ＜２）粉末を存在させることにより、ドロスの還元を促進し、また、ドロスからの鉛合金の回収を促進させることが開示されている。このとき、鉛合金の溶融温度は、６００℃〜７５０℃に設定されている。
【０００４】
特開２００７−３１７４１７号公報（特許文献２）には、ドロスや鉛蓄電池製造過程で不良となった極板や極板群を回収炉で加熱して溶解し、金属鉛を回収する方法が開示されている。この技術では、回収炉内を６００℃に加熱し、その上方に設けられたドロス室に、固体還元剤とともにドロス、極板および極板群を投入して、これらを撹拌器により撹拌している。そして、溶融した金属鉛をドロス室の下方に設けられた回収室に滴下させ、ドロス室の下部に設けた貫通孔から金属鉛を回収している。固体還元剤は、木炭等である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−７３９２４号公報
【特許文献２】特開２００７−３１７４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の回収方法では、鉛酸化物の還元を促進するために還元剤として炭素材を使用しているが、高い回収率を期待できなかった。 本発明の目的は、鉛と鉛酸化物を含有するドロスから、金属鉛を効率よく回収する手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、第１の発明は、鉛と鉛酸化物を含有するドロスを回収釜中で８８６℃以上に加熱し、溶融して前記回収釜の下方に分離された溶融金属鉛を取り出すことを特徴とする（請求項１）。
【０００８】
背景技術に記載したように、従来、ドロスから金属鉛を回収するに際して、加熱温度を６００℃〜７５０℃に設定している。対して本発明は、従来の技術では想定していない８８６℃以上という高い温度でドロスを加熱している。前記ドロスは、表面を酸化鉛（比重９．５、融点８８６℃）で覆われた金属鉛（比重１１．３、融点３２７℃の）を多く含有している。ドロスを８８６℃以上で加熱すると、酸化鉛が溶融し、すでに溶融して凝集した金属鉛が酸化鉛との比重差により下方に沈降し、ドロスから分離される。従って、本発明によれば、還元剤のような特別な添加剤を使用することなく、高純度の金属鉛を効率よく回収することができる。
【０００９】
第２の発明は、上記ドロスの加熱温度を、好ましくは、９００℃〜１１００℃とすることを特徴とする（請求項２）。９００℃以上にすることにより溶融金属鉛の分離が一層促進され、１１００℃以下にすることにより溶融金属鉛の蒸発や酸化を抑制して、回収を高い状態に維持することができる。
【００１０】
なお、本願明細書において「金属鉛」とは、ドロスが生成する溶融鉛中に合金成分として他の元素が含まれており、当該元素が回収した金属鉛中に移行して含まれている場合も、金属鉛と称する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、鉛と鉛酸化物を含むドロスから金属鉛を効率よく回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態において、回収釜の坩堝にドロスを投入した状態を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態において、ドロスを加熱して溶融金属鉛が下方に分離された状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
鉛蓄電池の製造においては、鉛や鉛合金を溶解釜中で溶融して、必要な部品・部材を鋳造する工程がある。例えば、活物質を保持させて極板を構成するための集電体（格子体）を鋳造すること、エキスパンド加工や打ち抜き加工をして集電体を形成するための鉛シートを鋳造すること、セパレータを挟んで正極板と負極板を交互に積層して極板群を構成する際に同極性の極板同士を接続するストラップを鋳造することなどである。
【００１４】
このような鋳造に際して、鉛を溶解釜で溶融し、また、必要に応じてカルシウム、錫、アンチモンなどを添加した鉛合金を溶解釜で調製する。溶解釜で鉛や鉛合金成分を高温で加熱溶解するため、それらの湯面に鉛と鉛酸化物を含有するドロスが生成し浮遊する。
【００１５】
溶融した鉛や鉛合金の湯面に前記ドロスが浮遊した状態を継続していると、インゴットの溶解釜への追加投入や、ポンプなどによる溶融鉛の送出時にドロスが障害となる。そのため、定期的にドロスをすくい出し除去する。
【００１６】
本発明は、上記ドロスから金属鉛を回収する方法であり、以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
図１に、金属鉛を回収する回収釜１の断面図を示す。回収釜１は、ドロス９を入れる坩堝２と、坩堝２の周囲に配置されたヒータ管３、坩堝２を覆う蓋４及び架台５より構成されている。坩堝２とヒータ管３の間には空間を設け、ヒータ管３を保護するための空気層６とする。前記空気層６内に、温度計測用の熱電対７を配置する。また、回収釜１の坩堝２の底部には、金属鉛を回収するための取り出し口８を設ける。
【００１８】
坩堝２の材質は特に制限されるものではないが、黒鉛、炭化珪素、窒化珪素、マグネシアなどのセラミック製が好ましい。また、蓋４の材質もこれに準ずるものである。
【００１９】
まず、坩堝２の内部にドロス９を投入し、図示しない温度調整機でヒータ管３に通電し、空気層６、坩堝２を介してドロス９を過熱する。ドロス９の温度を８８６℃以上になるように加熱状態を維持する。すると、ドロス中の金属鉛と酸化鉛が溶融し、溶融金属鉛１０が比重差により下方に沈降し、ドロスから分離される。加熱状態のドロス９から、溶融金属鉛１０が坩堝２の下方に沈降した状態は図２のようになる。
【００２０】
このとき前記取り出し口８の封口部材１１を外し、直下の回収用坩堝１２に溶融鉛１０を流出させ取り出す。
【００２１】
図１及び２では、下注ぎ方式の回収釜１について説明したが、そのほかに、例えば製鉄所の転炉のように、坩堝を傾斜させて溶融鉛を流出させる方式でも良い。
【００２２】
ドロス９は、好ましくは、９００℃以上で加熱する。９００℃より低いと、一旦溶融したドロスが再び固まりやすく、９００℃以上とすることにより溶融金属鉛１０の分離が一層促進される。また、ドロス９は、好ましくは、１１００℃以下で加熱する。１１００℃を越えると、溶融金属鉛の蒸発が多くなり、酸化も進むことから、回収率が低下してくる。
【実施例】
【００２３】
（実施例１〜７、比較例１〜３）
ドロスの成分は、酸化鉛が５〜１０質量％、金属鉛が９０〜９５質量％である。このドロスを、容量２０Ｌの坩堝２に４０ｋｇ投入し、１２００、１１００、１０００、９５０、９００、８９０、８８６、８８０、８００、６５０℃の各温度で１時間加熱し、図１、図２を用いて説明した方法で金属鉛を取り出した。表１に、取り出した各金属鉛の回収率を示す。回収率は次の式により算出した。
回収率（％）＝（回収金属鉛質量／投入ドロス質量）×１００
【００２４】
（従来例１）
ドロスを還元剤（木炭粉）とともに坩堝２に投入して６５０℃で加熱し、図１、図２を用いて説明した方法に準じて金属鉛を取り出した。表１に回収率を示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】
表１から次のことが理解できる。従来例１では、還元剤を使用しても金属鉛の回収率は１０％程度である。ドロスの加熱温度が上がるほど、金属鉛の回収率は向上するが（比較例１〜３）、回収率は加熱温度８８０℃（比較例１）でも３２％にとどまる。しかし、加熱温度を８８６℃（実施例７）とすることで、回収率を５７％と向上でき、９００℃以上とすることにより大幅に向上できる。
【００２７】
しかし、加熱温度１２００℃（実施例１）では回収率が低下してくる。これは、前述したように、溶融金属鉛の蒸発、高温酸化の促進のためである。加熱温度が１１００℃を超えると、蒸気の発生が多くなり、これを処理する排気設備の損耗が大きくなるので、回収率も考慮して、好ましい加熱温度は１１００℃以下である。
【符号の説明】
【００２８】
１…回収釜、２…坩堝、３…ヒータ管、４…蓋、５…架台、６…空気層、７…熱電対、８…取り出し口、９…ドロス、１０…溶融金属鉛、１１…封口部材、１２…回収用坩堝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛と鉛酸化物を含有するドロスを回収釜中で８８６℃以上に加熱し、溶融して前記回収釜の下方に分離された溶融金属鉛を取り出すことを特徴とする金属鉛の回収方法。
【請求項２】
前記ドロスを、９００℃〜１１００℃の温度範囲で加熱することを特徴とする請求項１に記載の金属鉛の回収方法。
【請求項１】
鉛と鉛酸化物を含有するドロスを回収釜中で８８６℃以上に加熱し、溶融して前記回収釜の下方に分離された溶融金属鉛を取り出すことを特徴とする金属鉛の回収方法。
【請求項２】
前記ドロスを、９００℃〜１１００℃の温度範囲で加熱することを特徴とする請求項１に記載の金属鉛の回収方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−７１０６（Ｐ２０１３−７１０６Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４１３４７（Ｐ２０１１−１４１３４７）
【出願日】平成２３年６月２７日（２０１１．６．２７）
【出願人】（０００００１２０３）新神戸電機株式会社 (518)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２７日（２０１１．６．２７）
【出願人】（０００００１２０３）新神戸電機株式会社 (518)
【Ｆターム（参考）】
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