分相によるCRTファンネルガラス からの鉛の分離

分相によるCRTファンネルガラス
からの鉛の分離
門木秀幸1), 居藏岳志1), 貴田晶子2), 藤森崇3)
1) 鳥取県衛生環境研究所, 2) 愛媛大学, 3) (独)国立環境研究所
テレビの需要
出典：（社）電子情報技術産業協会：2011 年地上アナログ方法終了に伴うテレビの排出台数
予測（2010 年5 月24 日）
背景
 ブラウン管（CRT）型テレビは、家電リサイクル法によりリサイクルが義務
付け
 ＣＲＴテレビの重量の約５０～６０％がガラス、ガラスのリサイクルが重要
 現在は、廃CRTガラスはCRTガラスへ水平リサイクル
しかし、
 テレビの需要は、CRT型から薄型（FPD）へ急速に転換
 FPDの普及によりCRTの生産量は急速に減少、水平リサイクルが停止が
危惧
 CRTガラスのファンネルには、有害なPbが含有
 Pbの有害性から、そのまま別用途にリサイクルすることが困難
［鉛の有害性］
 環境省告示13号試験の方法で溶出試験を行うと、ファンネルガラスにつ
いては、埋立判定基準を上回る。
ブラウン管型テレビ
[ファンネル]
51.6 %
SiO2
PbO
23.9
8.5
K2O
[ネック]
48.5 %
SiO2
PbO
34.0
10.1
K2O
[フリット]
PbO
69.3 %
ZnO
15.9
8.4
B2O3
出典：還元溶融による廃ブラウン管ガラスからの鉛
分離、北海道立工業試験場報告 №304
[パネル]
61.2 %
SiO2
SrO
9.8
BaO
8.7
目的・目標
目的
 本研究では、CRTファンネルガラス中のPbを分離し、無害化すること
で、ガラスとPbをリサイクルすること。
目標
 ２成分以上から構成される有る種のガラスは、組成の異なる二種類
のガラス相に分相する｡（例えば Na2O-B2O3-SiO2）
 そこで、鉛ガラス（Pb-Gl）に分相剤として、酸化ホウ素（B2O3）あるい
は四ホウ酸ナトリウム（Na2B4O7）を添加し、
 鉛ガラスから鉛を選択的に抽出・分離する方法について検討した。
分相法の流れ
鉛ガラス
ホウ素原料
ホウ素含有廃水
Pb
ボレート相
冷却・ガラス化
溶融
Pb
シリカ相
酸処理
多孔質ガラス
特徴と課題
Co、Feの除去への適用事例はあるが、Pbガラスへの適用性は不明。
Pbがボレート相に移行することによって高い除去率が期待
ホウ素の循環利用技術（排水処理）が必要
実験方法
分相剤
B2O3、Na2B4O7
鉛ガラス
Ｐｂ 20.5％（分析値）
Ｓｉ 54.1％（文献値１））
Na2O源
Na2CO3
粉砕(500μm)
混合
溶融(1100℃)
分相ガラス
冷却、ガラス化
粉砕(500μm)
Pb抽出：酸抽出
ICP-AESで定量
１） E. Bernardo, G. Scarinci, S. Hreglich, Foam glass as a way of recycling glasses from
cathode ray tubes, Vol.78, pp.7-11 (2005)
120
extraction rate (mass%)
結果
分相剤： B2O3
抽出条件 2 mol/L HNO3
固液比 50
24時間 振とう
Pb
Si
(1) Na2O 0%
100
80
60
40
20
0
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
B2 O3 /Pb glass ratio (g・g-1)
100
80
60
40
20
0
Pb
Si
(3) Na2O 20%
120
extraction rate (mass%)
120
extraction rate (mass%)
Pb
Si
(2) Na2O 10%
100
80
60
40
20
0
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
B2 O3 /Pb glass ratio (g・g-1)
0.6
0.7
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
B2 O3 /Pb glass ratio (g・g-1 )
0.6
0.7
120
extraction rate (mass%)
結果
分相剤： Na2B4O7
抽出条件 2 mol/L HNO3
固液比 50
24時間 振とう
Pb
Si
(1) Na2O 0%
100
80
60
40
20
0
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
Na2 B4 O7 /Pb glass ratio (g・g-1 )
100
80
60
40
20
0
Pb
Si
(3) Na2O 20%
120
extraction rate (mass%)
120
extraction rate (mass%)
Pb
Si
(2) Na2O 10%
100
80
60
40
20
0
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
-1
Na2 B4 O7 /Pb glass ratio (g・g )
0.7
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
Na2 B4 O7 /Pb glass ratio (g・g-1 )
0.7
ガラスの表面
溶融後のガラス表面
２mol/L HNO3 5min浸漬
50µm
表面分析（ＳＥＭ-ＥＤＸ）
緑 ： Ｓｉ
赤 ： Ｐｂ
まとめ
•
Pbを高濃度に含むファンネルガラスを対象として，
•
分相現象を利用して、Pbを分離するために、分相剤等の添加条件を検
討した。
•
分相剤（B2O3，Na2B4O7）及びNa2Oの添加量の増加は，Pbの抽出率を
上昇させた。
•
しかし、分相剤、Ｎａ２Ｏの過剰な添加はSiの溶解も促進した。
•
分相剤の添加量を最適にすることにより，鉛ガラス中のPbを選択的に抽
出分離することが可能であることが示唆された。
今後の課題
•
•
•
•
•
鉛ガラスの分相処理は、ガラスと分相剤とを溶け合わせるだけなので、
還元溶融法や塩化揮発法と比較してエネルギーは比較的少ないと考え
られる。
抽出処理では、酸で鉛とホウ素（分相剤）を抽出する。
この抽出液を中和して排出すると仮定すると、酸と分相剤の薬剤費に加
え、排水処理費が必要となり、高コストとなる。
抽出液中の鉛、ホウ素を回収し、酸を再利用することで、抽出処理コスト
を最小化することができる。
電解採取等により、鉛を回収し、溶媒抽出等によりホウ素を回収、酸を循
環利用する技術が今後の課題。