ロータリーキルン及び金属回収方法
【課題】被処理物から金属を効率よく回収すると共に、回収率を向上させることのできるロータリーキルンを提供する。
【解決手段】電気炉６は、被処理物Ｗの溶融物から電気による加熱処理によって更に金属を分離させ、被処理物Ｗの溶融物であるスラグＳに含有される金属を回収することできる。また、電気炉６は回転炉２と連絡シュート４を介して接続されているため、被処理物Ｗは回転炉２にて燃焼処理されてスラグＳとなった後、直ちに電気炉６へ投入され、金属回収を効率的に行うことができる。更に、回転炉２での燃焼処理による熱を電気炉６における加熱処理に有効利用することができ、エネルギー効率を向上させることができる。また、コークス供給装置２２Ａより還元剤を供給し、電気炉６内のスラグＳ中に含まれる金属酸化物を還元反応させることによって、より多くの金属を回収することができる。
【解決手段】電気炉６は、被処理物Ｗの溶融物から電気による加熱処理によって更に金属を分離させ、被処理物Ｗの溶融物であるスラグＳに含有される金属を回収することできる。また、電気炉６は回転炉２と連絡シュート４を介して接続されているため、被処理物Ｗは回転炉２にて燃焼処理されてスラグＳとなった後、直ちに電気炉６へ投入され、金属回収を効率的に行うことができる。更に、回転炉２での燃焼処理による熱を電気炉６における加熱処理に有効利用することができ、エネルギー効率を向上させることができる。また、コークス供給装置２２Ａより還元剤を供給し、電気炉６内のスラグＳ中に含まれる金属酸化物を還元反応させることによって、より多くの金属を回収することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理物から金属を回収することのできるロータリーキルン及びそのロータリーキルンを用いた金属回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のロータリーキルンとして、金属を含有する被処理物を燃焼処理する回転炉を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このロータリーキルンは、家電等の基板を回転炉内で回転させながら燃焼させることで溶融させ、溶融物を回転炉の出口からスラグ冷却装置へ落としている。スラグ冷却装置は、溶融物を水で冷却すると共に破砕することによって、砕塊を形成する。当該砕塊は、磁気選鉱装置などによって、金属の砕塊とスラグの砕塊とに分別される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１３９００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のロータリーキルンでは、一度溶融した被処理物を冷却し、砕塊を他の装置まで搬送し金属とスラグを分別する必要があり、非効率である。また、一度加熱した被処理物を冷却する必要があり、エネルギー効率の点でも改善の必要があった。更に、上述のような磁気選鉱法では、金属の回収率に限界があり、被処理物から十分に金属を回収できない場合があった。以上より、被処理物から金属を効率よく回収すると共に、回収率を向上させることが求められていた。
【０００５】
そこで、本発明は、被処理物から金属を効率よく回収すると共に、回収率を向上させることのできるロータリーキルン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】
【０００６】
本発明に係るロータリーキルンは、金属を含有する被処理物を燃焼処理する回転炉と、接続部を介して回転炉と接続され、回転炉で燃焼処理された被処理物の溶融物から、電気による加熱処理によって金属を分離させる電気炉と、電気炉に還元剤を供給する還元剤供給手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るロータリーキルンによれば、電気炉は、回転炉で燃焼処理された被処理物の溶融物から電気による加熱処理によって更に金属を分離させることができる。これによって、被処理物の溶融物に含有される金属を回収することできる。また、電気炉は回転炉と接続部を介して接続されているため、被処理物は回転炉にて燃焼処理された後、冷却工程や次の処理装置へ移動する工程などを要することなく、直ちに溶融物として電気炉へ投入される。従って、被処理物からの金属回収を効率的に行うことができる。更に、回転炉から排出された被処理物の溶融物を冷却する工程が入らないため、回転炉での燃焼処理による熱を電気炉における加熱処理に有効利用することができ、エネルギー効率を向上させることができる。また、還元剤供給手段が電気炉に還元剤を供給することができるため、電気炉内の溶融物中に含まれる金属酸化物を還元反応させることによって、より多くの金属を回収することができる。以上によって、被処理物から金属を効率よく回収すると共に、回収率を向上させることができる。
【０００８】
また、本発明に係るロータリーキルンにおいて、電気炉は、回転炉の出口の下方に配置され、接続部と非接触で落下する被処理物が投入されることが好ましい。回転炉で燃焼処理されて排出される被処理物の溶融物は、接続部と接触することなく、そのまま下方に落下して電気炉に投入される。例えば、回転炉から排出された溶融物が接続部の内壁を伝って電気炉へ投入される場合、溶融物の熱が接続部の内壁に奪われて、固化・付着してしまう。一方、本発明に係るロータリーキルンによれば、回転炉での燃焼処理に係る熱を他の部材に奪われることなく、電気炉へ供給することができる。これによって、金属回収のためのエネルギー効率が一層向上する。
【０００９】
また、本発明に係るロータリーキルンにおいて、電気炉は、被処理物の溶融物が投入される投入部と、被処理物の溶融物を電気によって加熱処理する電極と、被処理物の溶融物を排出する電気炉用排出口と、を備え、投入部、電極、及び電気炉用排出口は、所定の方向に投入部、電極、電気炉用排出口の順で配置されていることが好ましい。これによって、投入部から電気炉に投入された被処理物の溶融物は、電極付近を通過して十分に加熱されて金属を分離された後に、電気炉用排出口から排出される。これによって、金属の回収効率が向上する。
【００１０】
また、本発明に係るロータリーキルンにおいて、電気炉は、回転炉の出口の下方に配置され、回転炉の回転軸線方向から見た場合に、回転炉の回転方向における下流側に配置されることが好ましい。燃焼処理された被処理物の溶融物は、回転炉が回転した状態にて排出されるため、回転炉の出口において、回転軸線の真下の位置よりも回転方向の下流側の位置から落下する。電気炉は、回転方向における下流側に配置されているため、接続部も当該電気炉の位置に合わせた構成となる。これによって、回転によって落下位置がずれるにも関わらず、被処理物の溶融物は接続部の内壁などと接触することなく電気炉へ投入されることができる。
【００１１】
また、本発明に係るロータリーキルンにおいて、回転炉は、燃焼処理によって被処理物から分離した金属を、周面壁を介して排出する回転炉用排出口を有することが好ましい。これによって、回転炉での燃焼処理の段階で分離される純度の高い金属を、電気炉へ投入する前段階において回転炉用排出口から回収することもできる。
【００１２】
本発明に係る金属回収方法は、上述のロータリーキルンを使用し、金属を含有する被処理物から金属を回収することを特徴とする。上述のロータリーキルンを用いることによって、被処理物から金属を効率よく回収すると共に、回収率を向上させることができる。
【００１３】
また、本発明に係る金属回収方法では、具体的に、Au，Ag，Cu，Pd，Pb，Snのうちいずれかを金属として回収する。また、本発明に係る金属回収方法では、金属を含有する被処理物として廃電子基板、電線屑あるいは、銅・金・銀のいずれかを製錬した際のスラグを原料としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、被処理物から金属を効率よく回収すると共に、回収率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るロータリーキルンの構成を示す概略断面図である。
【図２】電気炉の概略的な構成を示す断面図である。
【図３】図３は、図２に示すIII−III線に沿った断面図である。
【図４】図４は、図２に示すIV−IV線に沿った断面図である。
【図５】回転炉から投入されてからスラグ排出口より排出されるまでの間における、電気炉内のスラグの濃度と滞留時間との関係を示すグラフである。
【図６】本発明に係るロータリーキルンの効果を示す実験結果に係る表である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施形態に係るロータリーキルンの構成を示す概略断面図である。図１に示すように、ロータリーキルン１は、回転炉２と、二次燃焼室３と、連絡シュート（接続部）４と、電気炉６と、を備えている。ロータリーキルン１は、回転炉２や電気炉６を用いて金属を含有する被処理物Ｗをスラグと金属に分離し、金属を回収するものである。金属を含有する被処理物Ｗは、例えば家電等の基板や、電線屑、銅金銀滓などである。また、これらに含有される金属、すなわち本実施形態に係るロータリーキルン１によって回収することのできる金属は、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｂ、ＳｎやＰｄ等である。
【００１８】
回転炉２は、被処理物Ｗを燃焼処理することによって溶融させる。回転炉２は、円筒状を呈し、その内壁が耐火材で内張りされている。回転炉２は、バーナ１０からの熱風によって、被処理物Ｗを１４００〜１５００℃で燃焼処理することができる。この回転炉２は、ベース上に固定された支持部（不図示）により回転可能に支持されると共に駆動装置によって回転する。この回転炉２は、回転軸線を傾斜させて設置されており、これにより、回転炉２内に投入された被処理物Ｗを燃焼しつつ、高い側の入口２ａから低い側の出口２ｂに流動させる。回転炉２の入口２ａ側には、被処理物Ｗを投入するための投入シュート７と、投入された被処理物Ｗを回転炉２へ押し込むための投入プッシャ８とが設けられている。本実施形態に係るロータリーキルン１では、添加剤などを入れることによる成分調整を行う必要がない。成分調整を行わないため、スラグＳの増加が防止される。耐火物の損傷を防止するため、回転炉２を水膜冷却することで保護する。本実施形態に係るロータリーキルン１の燃焼処理温度は１４００〜１５００℃と高温であり耐火物の損傷が大きく、添加剤などを入れることによる成分調整を行い被処理物Ｗの溶融点を降下することも有効的な手段であるが、その場合、スラグＳが増加する。従って、可能な限り添加剤を使用せずに燃焼させ、耐火物は回転炉２を水膜冷却することで保護する。
【００１９】
回転炉２において、燃焼処理された被処理物Ｗの溶融物は、比重差によってスラグＳと金属Ｍ１に分離される。また、被処理物Ｗ中の可燃物は熱分解されてガス化する。被処理物Ｗから分離した金属Ｍ１は、溶融状態または半溶融状態となって下層側に溜まる。溶融した金属Ｍ１の表面は、十分な量のスラグで覆われる。これによって、溶融した金属Ｍ１の酸化は防止される。回転炉２は、タッピング法によって、溶融した金属Ｍ１を、円筒状の周面壁２ｃを介して取り出し可能に構成されている。具体的には、回転炉２は、回転炉２の底部に溜まっている溶融した金属Ｍ１を周面壁２ｃを介して下方向へ落として排出することのできる、タッピング用ノズル（排出口）９を有している。タッピング用ノズル９は、回転炉２の周面壁２ｃに取り付けられている。具体的には、回転炉２にて所定時間溶融運転を続けた後、タッピング用ノズル９が所定の位置（底部以外の位置）に配置されるタイミングで回転炉２を停止させ、タッピング用ノズル９を開口する。その後、回転炉２の回転を再開し、タッピング用ノズル９を底部の位置に配置することで溶融した金属Ｍ１の部分に潜り込ませる。これによって、金属Ｍ１は自重によってタッピング用ノズル９を介して排出され、モールド等の造塊装置に鋳込まれて冷却される。金属Ｍ１の排出が終了すると、スラグＳもタッピング用ノズル９から排出されるため、当該スラグＳの排出を確認したタイミングで回転炉２の回転を再開し、タッピング用ノズル９を閉口する。このような動作を繰り返すことによって、回転炉２内で分離されている金属Ｍ１を選択に回収することができる。なお、回転炉２から電気炉６へ投入される溶融物には、スラグＳのみならず、回転炉２で回収しきれなかった金属Ｍ１が一部あるいは全部含まれていてもよい。
【００２０】
二次燃焼室３は、回転炉２内で発生したガスを更に燃焼させることによって、例えば、ダイオキシンや悪臭物質などを分解し、排ガス処理設備へ供給することができる。二次燃焼室３は、回転炉２の出口２ｂと接続されている。二次燃焼室３には、回転炉２の出口２ｂ付近に二次燃焼用のバーナ１１が取り付けられると共に、更に上方に、尿素、空気、ＳＣＣ温調水を供給する供給装置や攪拌ブロワが取り付けられている。
【００２１】
連絡シュート４は、回転炉２と電気炉６とを接続する連絡通路である。連絡シュート４は、二次燃焼室３の下側から下方に延びるように設けられており、当該二次燃焼室３と連通されている。連絡シュート４を構成する壁面部は、回転炉２の出口２ｂから排出されるスラグＳと内壁面が接触しないように位置の調整が行われている。このような構成により、スラグＳは、連絡シュート４の内壁面と非接触で、当該連絡シュート４内を垂直（あるいは、回転炉２の回転力や当該回転炉２内での流速によって、所定の角度を持って）に落下して電気炉６へ投入される。スラグＳが連絡シュート４と接触しないため、スラグＳの熱は連絡シュート４の壁面部に奪われることなく、あるいは付着固化することなく、電気炉６内に供給される。連絡シュート４には、バーナ１２が取り付けられている。当該バーナ１２は、スラグＳが連絡シュート４で詰まったときや、スラグＳが連絡シュート４の壁面に付着した場合における非常用の溶融手段である。すなわち、スラグＳが詰まった場合などに加熱して溶融させ、落下させる。
【００２２】
電気炉６は、連絡シュート４を介して回転炉２と接続され、回転炉２で燃焼処理された被処理物Ｗの溶融物から、電気による加熱処理によって金属を分離させる。本実施形態では、回転炉２内で分離したスラグＳ中に残存している金属を回収することができる。電気炉６は、電気抵抗加熱炉であって、溶融物を滞留させてスラグＳから金属Ｍ２を分離させる槽２０と、スラグＳを電気によって加熱する電極２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを備えている。槽２０内では、下側に溶融した金属Ｍ２の層が形成され、上側に溶融したスラグＳの層が形成される。また、電気炉６には、還元剤としてのコークスを電気炉６内へ供給するコークス供給装置２２Ａが、供給ライン２２Ｂを介して接続されている。還元剤として、コークスの他、石炭、廃カーボンを用いることができる。また、電気炉６は、金属回収ライン２３を介して槽２０内の金属Ｍ２を排出し、スラグ回収ライン２４を介して槽２０内のスラグＳを排出する。このような電気炉６は、滞留するスラグＳをバーナなどで加熱する場合に比して、熱効率よく加熱することが可能である。
【００２３】
回転炉２の出口２ｂから投入されるスラグＳには数％の金属分が、金属微粒子あるいは金属酸化物として含有されている。電気炉６は、電極２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ同士の間でのジュール熱でスラグＳ中の金属分を溶融させ、溶融した金属Ｍ２として分離させる。このとき、コークス供給装置２２Ａから供給されたコークスによる還元効果によって、スラグＳに含まれている金属酸化物が還元され、金属Ｍ２として回収することができる。電気炉６の槽２０に１４００〜１５００℃に保温した状態で３〜６時間滞留させることによって、スラグＳ中の金属成分をほぼ全量を金属Ｍ２として回収できる。
【００２４】
次に、図２、図３及び図４を参照して、ロータリーキルン１における電気炉６及びその周辺の構成について、より詳細に説明する。図２は、電気炉６の概略的な構成を示す断面図である。図３は、図２に示すIII−III線に沿った断面図である。図４は、図２に示すIV−IV線に沿った断面図である。図２、図３、図４に示すように、電気炉６の槽２０は、スラグＳ及び金属Ｍ２を滞留させるための滞留部３１と、当該滞留部３１の上側を塞ぐ蓋部３２を備えている。槽２０は、上方から見た場合に、長円状の形状をなしており、滞留部３１の部内側面３１ｂで取り囲まれる部分も長円状の形状をなしている。また、滞留部３１の底面３１ａは、金属排出口３３及びスラグ排出口３４側に傾斜している。
【００２５】
槽２０の蓋部３２の上面壁３２ａには、連絡シュート４と連結される投入部３５が形成されている。当該投入部３５と連絡シュート４の下端部４ａとが固定されることによって、連絡シュート４と電気炉６の槽２０の内部とが連通される。投入部３５及び連絡シュート４は、槽２０の長円形状における一端側に配置される。すなわち、回転炉２から落下したスラグＳは、槽２０の長円形状における一端側へ投入される。
【００２６】
槽２０の滞留部３１は、槽２０内の金属Ｍ２を排出する金属排出口３３と、槽２０内のスラグＳを排出するスラグ排出口３４と、を備えている。金属排出口３３及びスラグ排出口３４は、槽２０の長円形状における他端側に配置される。すなわち、槽２０内で滞留したスラグＳ及び金属Ｍ２は、槽２０の長円形状における他端側から排出される。金属排出口３３は、下側の金属Ｍ２の層の高さに合わせ、滞留部３１の側面壁を貫通させることによって形成され、金属回収ライン２３に接続される。スラグ排出口３４は、上側のスラグＳの層の高さに合わせ、金属排出口３３よりも高い位置において滞留部３１の側面壁を貫通させることによって形成され、スラグ回収ライン２４に接続される。なお、上から見て、金属排出口３３とスラグ排出口３４は、ずれるように配置されている。
【００２７】
槽２０の蓋部３２の上面壁３２ａには、上下方向に延びる電極２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃがそれぞれ挿入されている。電極２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃは、投入部３５と、金属排出口３３及びスラグ排出口３４との間に配置されており、槽２０の長円形状の一端側から他端側へ向かう方向Ｄ１へ電極２１Ａ、電極２１Ｂ、電極２１Ｃの順で直線状に並んでいる（図４参照）。
【００２８】
ここで、図３に示すように、回転炉２内のスラグＳは、回転炉２が回転している状態にて落下する。従って、スラグＳは、回転炉２の底部において、回転軸線ＣＬの真下の位置よりも回転方向における下流側の位置にて落下する。すなわち、図３において回転炉２が反時計回りに回転している場合、スラグＳは紙面右側寄りの位置で落下する。このようなスラグＳの落下位置のずれに合わせて、スラグＳが内壁面と非接触で落下できるように、電気炉６の位置及び連絡シュート４の構成が設定される。具体的には、電気炉６は、回転軸線方向ＣＬから見た場合に、回転炉２の回転方向における下流側に配置される。電気炉６の位置にあわせ、連絡シュート４の下端部４ａも、回転炉２の回転方向における下流側に配置される。すなわち、電気炉６及び連絡シュート４の下端部４ａが、回転軸線ＣＬよりも、図３における紙面右側寄りに配置される。
【００２９】
次に、上述のように構成されたロータリーキルン１におけるスラグ及び当該分離される金属の流れを説明する。まず、投入シュートへ投入された被処理物Ｗは、投入プッシャ８によって回転炉２へ押込まれる。被処理物Ｗは、バーナ１０の熱風によって回転炉内で燃焼処理される。当該燃焼処理によって、被処理物Ｗは溶融し、スラグＳの層と金属Ｍ１の層に分離される。下層側の金属Ｍ１は、タッピング用ノズル９から回収される。上層側のスラグＳは、回転炉２の出口から落下し、連絡シュート４の内壁などには接触することなく、投入部３５を介して電気炉６に投入される。槽２０内において滞留しているスラグＳからは、電極２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃでの電気による加熱処理によって、金属Ｍ２が分離される。また、スラグＳに含まれている金属酸化物のコークスによる還元反応によって、より多くの金属Ｍ２が分離する。分離した金属Ｍ２は、槽２０の底側に溜まる。分離した金属Ｍ２は金属回収ライン２３から回収され、金属分が除去されたスラグＳはスラグ回収ライン２４から回収される。なお、投入部３５から投入されたスラグＳの槽２０内での滞留時間、すなわち、投入部３５を介してスラグＳが落ちたときから当該スラグＳが排出されるまでの時間は３〜６時間である。この滞留時間は、投入量、排出量及び槽２０の容積によって調整される。
【００３０】
次に、本実施形態に係るロータリーキルン１の作用・効果について説明する。
【００３１】
本実施形態に係るロータリーキルン１において、電気炉６は、回転炉２で燃焼処理された被処理物Ｗの溶融物（本実施形態ではスラグＳ）から電気による加熱処理によって更に金属を分離させることができる。これによって、被処理物Ｗの溶融物であるスラグＳに含有される金属を回収することできる。また、電気炉６は回転炉２と連絡シュート４を介して接続されているため、被処理物Ｗは回転炉にて燃焼処理されてスラグＳとなった後、冷却工程や次の処理装置へ移動する工程などを要することなく、直ちに電気炉６へ投入される。従って、被処理物Ｗからの金属回収を効率的に行うことができる。更に、回転炉２から排出されたスラグＳを冷却する工程が入らないため、回転炉２での燃焼処理による熱を電気炉６における加熱処理に有効利用することができ、エネルギー効率を向上させることができる。また、コークス供給装置２２Ａが電気炉６に還元剤としてのコークスを供給することができるため、電気炉６内のスラグＳ中に含まれる金属酸化物を還元反応させることによって、より多くの金属を回収することができる。以上によって、被処理物Ｗから金属を効率よく回収すると共に、回収率を向上させることができる。
【００３２】
また、本実施形態に係るロータリーキルン１において、電気炉６は、回転炉２の出口２ｂの下方に配置され、連絡シュート４と非接触で落下するスラグＳが投入される。回転炉２で燃焼処理されて排出されるスラグＳは、連絡シュート４と接触することなく、そのまま下方に落下して電気炉６に投入される。例えば、回転炉２から排出されたスラグＳが連絡シュート４の内壁を伝って電気炉６へ投入される場合、スラグＳの熱が連絡シュート４の内壁に奪われて、固化付着してしまう。一方、本実施形態に係るロータリーキルン１によれば、回転炉２での燃焼処理に係る熱を他の部材に奪われることなく、あるいは固化付着によるトラブルがなく電気炉６へ供給することができる。これによって、金属回収のためのエネルギー効率や稼働率が一層向上する。
【００３３】
また、本実施形態に係るロータリーキルン１において、投入部３５と、電極２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃと、金属排出口３３及びスラグ排出口３４とは、図４に示す方向Ｄ１に向かって、この順番で配置されている。これによって、投入部３５から電気炉６に投入されたスラグＳは、電極２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃによって十分に加熱されて金属Ｍ２を分離された後に、スラグ排出口３４から排出される。これによって、金属Ｍ２の回収効率が向上する。
【００３４】
また、本実施形態に係るロータリーキルン１において、電気炉６は、回転炉２の出口２ｂの下方に配置され、回転炉２の回転軸線ＣＬ方向から見た場合に、回転炉２の回転方向における下流側に配置されている。燃焼処理された被処理物Ｗの溶融物であるスラグＳは、回転炉２が回転した状態にて排出されるため、回転炉２の出口２ｂにおいて、回転軸線ＣＬの真下の位置よりも回転方向の下流側の位置から落下する。電気炉６は、回転方向における下流側に配置されているため、連絡シュート４も電気炉６の位置に合わせた構成となる。これによって、回転によって落下位置がずれるにも関わらず、スラグＳは連絡シュート４の内壁などと接触することなく電気炉６へ投入されることができる。
【００３５】
また、本実施形態に係るロータリーキルン１において、回転炉２は、燃焼処理によって被処理物Ｗから分離した金属を、周面壁２ｃを介して排出するタッピング用ノズル９を有することが好ましい。これによって、回転炉２での燃焼処理の段階で分離する純度の高い金属を、電気炉６へ投入する前段階においてタッピング用ノズル９から回収することもできる。本実施形態において、回転炉２内で回収される金属Ｍ１は貴金属濃度が高く、電気炉６で分離される金属Ｍ２は、還元効果によってスラグＳ中の鉄分も還元するため、貴金属濃度が低くなる。従って、本実施形態に係るロータリーキルン１によれば、タッピング用ノズル９は、不純物の少ない品質の高い金属を回収し、電気炉６は、回転炉２内で回収し切れなかった金属を可能な限り多く回収することとして使い分けることができる。
【００３６】
以下、本発明の実施例について説明する。図６（ａ）に示す表１は、本発明に係る被処理物Ｗから回転炉２のタッピング用ノズル９から回収される金属Ｍ１と電気炉６から回収される金属Ｍ２の金属濃度と回収率における実験結果を示す。
【００３７】
表1に記載した値は3日間の操業で得られた成果物の全体の質量をもとにしており、本発明に係るロータリーキルン１の電気炉６によって金属を回収する場合における実験で得られたマテリアルバランスを示している。図５は、回転炉２から投入されてからスラグ排出口３４より排出されるまでの間における、電気炉６内のスラグＳの濃度と滞留時間との関係を示すグラフである。図５は、被処理物Ｗに含まれる金属のうち、Ｃｕの濃度を例にして示す。図５において、Ａで示す部分は、回転炉２の出口２ｂから落下して電気炉６に投入されたばかりのスラグＳのＣｕ濃度を示している。一方、図５において、Ｂで示す部分は、電気炉６から排出される直前のスラグＳのＣｕ濃度を示している。図５に示すように、投入直後におけるスラグＳのＣｕ濃度は４〜５％程度であるのに対し、滞留時間の経過とともにＣｕ濃度は徐々に低下し（すなわち、スラグＳにおいてこのCu濃度低下分に相当するＣｕの分離が進行している）、２〜４時間炉内で処理されることでＣｕ濃度が１％以下となっている。図６（ｂ）に示す表２は従来方法とのメタル主要元素の含有率と回収率の比較を示すものである。図６（ｃ）に示す表３は実施例と同様の回収率を得るための操作をした場合のエネルギー消費である。上層側のスラグＳが、回転炉２の出口から落下し、投入部３５を介して炉に投入される際の必要エネルギーを本発明において熱源を電気炉とガスバーナーで変更したケース、さらに従来方法で排出されたスラグSを冷却し凝固したのち電気炉で再溶解したケースとを比較したものである。このように、回転炉２に連結された電気炉６を用いることによって、従来になく高いエネルギー効率を達成し、同時に金属の回収効率を大きく向上させることができる。なお、スラグＳの投入量や排出量を調整することによって、図５のＢで示す位置よりも早い段階でスラグＳを排出してもよい。
【００３８】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【００３９】
例えば、上述の実施形態では、回転炉２内で分離した金属Ｍ１をタッピング用ノズル９で回収したが、当該タッピング用ノズル９がなく、被処理物Ｗの溶融物を全て電気炉６に投入してもよい。
【００４０】
また、電気炉６の形状や、投入部３５、電極２１、電極２１Ａ、電極２１Ｂ、電極２１Ｃ、スラグ排出口３４及び金属排出口３３の配置位置は、実施形態に示すものに限定されない。
【００４１】
また、上述の実施形態においては、特に好ましい例として、回転炉２より排出された溶融物が装置におけるいずれの内壁面にも接触せずに電気炉６へ投入される構成となっているが、接触するような構成であってもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１…ロータリーキルン、２…回転炉、４…連絡シュート（接続部）、９…タッピング用ノズル（回転炉用排出口）、２２Ａ…コークス供給装置（還元剤供給手段）、２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ…電極、２２Ｂ…供給ライン（還元剤供給手段）、３３…金属排出口（電気炉用排出口）、３４…スラグ排出口（電気炉用排出口）、３５…投入部、Ｗ…被処理物、Ｓ…スラグ（被処理物の溶融物）、Ｍ１，Ｍ２…金属（被処理物の溶融物）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理物から金属を回収することのできるロータリーキルン及びそのロータリーキルンを用いた金属回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のロータリーキルンとして、金属を含有する被処理物を燃焼処理する回転炉を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このロータリーキルンは、家電等の基板を回転炉内で回転させながら燃焼させることで溶融させ、溶融物を回転炉の出口からスラグ冷却装置へ落としている。スラグ冷却装置は、溶融物を水で冷却すると共に破砕することによって、砕塊を形成する。当該砕塊は、磁気選鉱装置などによって、金属の砕塊とスラグの砕塊とに分別される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１３９００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のロータリーキルンでは、一度溶融した被処理物を冷却し、砕塊を他の装置まで搬送し金属とスラグを分別する必要があり、非効率である。また、一度加熱した被処理物を冷却する必要があり、エネルギー効率の点でも改善の必要があった。更に、上述のような磁気選鉱法では、金属の回収率に限界があり、被処理物から十分に金属を回収できない場合があった。以上より、被処理物から金属を効率よく回収すると共に、回収率を向上させることが求められていた。
【０００５】
そこで、本発明は、被処理物から金属を効率よく回収すると共に、回収率を向上させることのできるロータリーキルン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】
【０００６】
本発明に係るロータリーキルンは、金属を含有する被処理物を燃焼処理する回転炉と、接続部を介して回転炉と接続され、回転炉で燃焼処理された被処理物の溶融物から、電気による加熱処理によって金属を分離させる電気炉と、電気炉に還元剤を供給する還元剤供給手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るロータリーキルンによれば、電気炉は、回転炉で燃焼処理された被処理物の溶融物から電気による加熱処理によって更に金属を分離させることができる。これによって、被処理物の溶融物に含有される金属を回収することできる。また、電気炉は回転炉と接続部を介して接続されているため、被処理物は回転炉にて燃焼処理された後、冷却工程や次の処理装置へ移動する工程などを要することなく、直ちに溶融物として電気炉へ投入される。従って、被処理物からの金属回収を効率的に行うことができる。更に、回転炉から排出された被処理物の溶融物を冷却する工程が入らないため、回転炉での燃焼処理による熱を電気炉における加熱処理に有効利用することができ、エネルギー効率を向上させることができる。また、還元剤供給手段が電気炉に還元剤を供給することができるため、電気炉内の溶融物中に含まれる金属酸化物を還元反応させることによって、より多くの金属を回収することができる。以上によって、被処理物から金属を効率よく回収すると共に、回収率を向上させることができる。
【０００８】
また、本発明に係るロータリーキルンにおいて、電気炉は、回転炉の出口の下方に配置され、接続部と非接触で落下する被処理物が投入されることが好ましい。回転炉で燃焼処理されて排出される被処理物の溶融物は、接続部と接触することなく、そのまま下方に落下して電気炉に投入される。例えば、回転炉から排出された溶融物が接続部の内壁を伝って電気炉へ投入される場合、溶融物の熱が接続部の内壁に奪われて、固化・付着してしまう。一方、本発明に係るロータリーキルンによれば、回転炉での燃焼処理に係る熱を他の部材に奪われることなく、電気炉へ供給することができる。これによって、金属回収のためのエネルギー効率が一層向上する。
【０００９】
また、本発明に係るロータリーキルンにおいて、電気炉は、被処理物の溶融物が投入される投入部と、被処理物の溶融物を電気によって加熱処理する電極と、被処理物の溶融物を排出する電気炉用排出口と、を備え、投入部、電極、及び電気炉用排出口は、所定の方向に投入部、電極、電気炉用排出口の順で配置されていることが好ましい。これによって、投入部から電気炉に投入された被処理物の溶融物は、電極付近を通過して十分に加熱されて金属を分離された後に、電気炉用排出口から排出される。これによって、金属の回収効率が向上する。
【００１０】
また、本発明に係るロータリーキルンにおいて、電気炉は、回転炉の出口の下方に配置され、回転炉の回転軸線方向から見た場合に、回転炉の回転方向における下流側に配置されることが好ましい。燃焼処理された被処理物の溶融物は、回転炉が回転した状態にて排出されるため、回転炉の出口において、回転軸線の真下の位置よりも回転方向の下流側の位置から落下する。電気炉は、回転方向における下流側に配置されているため、接続部も当該電気炉の位置に合わせた構成となる。これによって、回転によって落下位置がずれるにも関わらず、被処理物の溶融物は接続部の内壁などと接触することなく電気炉へ投入されることができる。
【００１１】
また、本発明に係るロータリーキルンにおいて、回転炉は、燃焼処理によって被処理物から分離した金属を、周面壁を介して排出する回転炉用排出口を有することが好ましい。これによって、回転炉での燃焼処理の段階で分離される純度の高い金属を、電気炉へ投入する前段階において回転炉用排出口から回収することもできる。
【００１２】
本発明に係る金属回収方法は、上述のロータリーキルンを使用し、金属を含有する被処理物から金属を回収することを特徴とする。上述のロータリーキルンを用いることによって、被処理物から金属を効率よく回収すると共に、回収率を向上させることができる。
【００１３】
また、本発明に係る金属回収方法では、具体的に、Au，Ag，Cu，Pd，Pb，Snのうちいずれかを金属として回収する。また、本発明に係る金属回収方法では、金属を含有する被処理物として廃電子基板、電線屑あるいは、銅・金・銀のいずれかを製錬した際のスラグを原料としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、被処理物から金属を効率よく回収すると共に、回収率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るロータリーキルンの構成を示す概略断面図である。
【図２】電気炉の概略的な構成を示す断面図である。
【図３】図３は、図２に示すIII−III線に沿った断面図である。
【図４】図４は、図２に示すIV−IV線に沿った断面図である。
【図５】回転炉から投入されてからスラグ排出口より排出されるまでの間における、電気炉内のスラグの濃度と滞留時間との関係を示すグラフである。
【図６】本発明に係るロータリーキルンの効果を示す実験結果に係る表である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施形態に係るロータリーキルンの構成を示す概略断面図である。図１に示すように、ロータリーキルン１は、回転炉２と、二次燃焼室３と、連絡シュート（接続部）４と、電気炉６と、を備えている。ロータリーキルン１は、回転炉２や電気炉６を用いて金属を含有する被処理物Ｗをスラグと金属に分離し、金属を回収するものである。金属を含有する被処理物Ｗは、例えば家電等の基板や、電線屑、銅金銀滓などである。また、これらに含有される金属、すなわち本実施形態に係るロータリーキルン１によって回収することのできる金属は、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｂ、ＳｎやＰｄ等である。
【００１８】
回転炉２は、被処理物Ｗを燃焼処理することによって溶融させる。回転炉２は、円筒状を呈し、その内壁が耐火材で内張りされている。回転炉２は、バーナ１０からの熱風によって、被処理物Ｗを１４００〜１５００℃で燃焼処理することができる。この回転炉２は、ベース上に固定された支持部（不図示）により回転可能に支持されると共に駆動装置によって回転する。この回転炉２は、回転軸線を傾斜させて設置されており、これにより、回転炉２内に投入された被処理物Ｗを燃焼しつつ、高い側の入口２ａから低い側の出口２ｂに流動させる。回転炉２の入口２ａ側には、被処理物Ｗを投入するための投入シュート７と、投入された被処理物Ｗを回転炉２へ押し込むための投入プッシャ８とが設けられている。本実施形態に係るロータリーキルン１では、添加剤などを入れることによる成分調整を行う必要がない。成分調整を行わないため、スラグＳの増加が防止される。耐火物の損傷を防止するため、回転炉２を水膜冷却することで保護する。本実施形態に係るロータリーキルン１の燃焼処理温度は１４００〜１５００℃と高温であり耐火物の損傷が大きく、添加剤などを入れることによる成分調整を行い被処理物Ｗの溶融点を降下することも有効的な手段であるが、その場合、スラグＳが増加する。従って、可能な限り添加剤を使用せずに燃焼させ、耐火物は回転炉２を水膜冷却することで保護する。
【００１９】
回転炉２において、燃焼処理された被処理物Ｗの溶融物は、比重差によってスラグＳと金属Ｍ１に分離される。また、被処理物Ｗ中の可燃物は熱分解されてガス化する。被処理物Ｗから分離した金属Ｍ１は、溶融状態または半溶融状態となって下層側に溜まる。溶融した金属Ｍ１の表面は、十分な量のスラグで覆われる。これによって、溶融した金属Ｍ１の酸化は防止される。回転炉２は、タッピング法によって、溶融した金属Ｍ１を、円筒状の周面壁２ｃを介して取り出し可能に構成されている。具体的には、回転炉２は、回転炉２の底部に溜まっている溶融した金属Ｍ１を周面壁２ｃを介して下方向へ落として排出することのできる、タッピング用ノズル（排出口）９を有している。タッピング用ノズル９は、回転炉２の周面壁２ｃに取り付けられている。具体的には、回転炉２にて所定時間溶融運転を続けた後、タッピング用ノズル９が所定の位置（底部以外の位置）に配置されるタイミングで回転炉２を停止させ、タッピング用ノズル９を開口する。その後、回転炉２の回転を再開し、タッピング用ノズル９を底部の位置に配置することで溶融した金属Ｍ１の部分に潜り込ませる。これによって、金属Ｍ１は自重によってタッピング用ノズル９を介して排出され、モールド等の造塊装置に鋳込まれて冷却される。金属Ｍ１の排出が終了すると、スラグＳもタッピング用ノズル９から排出されるため、当該スラグＳの排出を確認したタイミングで回転炉２の回転を再開し、タッピング用ノズル９を閉口する。このような動作を繰り返すことによって、回転炉２内で分離されている金属Ｍ１を選択に回収することができる。なお、回転炉２から電気炉６へ投入される溶融物には、スラグＳのみならず、回転炉２で回収しきれなかった金属Ｍ１が一部あるいは全部含まれていてもよい。
【００２０】
二次燃焼室３は、回転炉２内で発生したガスを更に燃焼させることによって、例えば、ダイオキシンや悪臭物質などを分解し、排ガス処理設備へ供給することができる。二次燃焼室３は、回転炉２の出口２ｂと接続されている。二次燃焼室３には、回転炉２の出口２ｂ付近に二次燃焼用のバーナ１１が取り付けられると共に、更に上方に、尿素、空気、ＳＣＣ温調水を供給する供給装置や攪拌ブロワが取り付けられている。
【００２１】
連絡シュート４は、回転炉２と電気炉６とを接続する連絡通路である。連絡シュート４は、二次燃焼室３の下側から下方に延びるように設けられており、当該二次燃焼室３と連通されている。連絡シュート４を構成する壁面部は、回転炉２の出口２ｂから排出されるスラグＳと内壁面が接触しないように位置の調整が行われている。このような構成により、スラグＳは、連絡シュート４の内壁面と非接触で、当該連絡シュート４内を垂直（あるいは、回転炉２の回転力や当該回転炉２内での流速によって、所定の角度を持って）に落下して電気炉６へ投入される。スラグＳが連絡シュート４と接触しないため、スラグＳの熱は連絡シュート４の壁面部に奪われることなく、あるいは付着固化することなく、電気炉６内に供給される。連絡シュート４には、バーナ１２が取り付けられている。当該バーナ１２は、スラグＳが連絡シュート４で詰まったときや、スラグＳが連絡シュート４の壁面に付着した場合における非常用の溶融手段である。すなわち、スラグＳが詰まった場合などに加熱して溶融させ、落下させる。
【００２２】
電気炉６は、連絡シュート４を介して回転炉２と接続され、回転炉２で燃焼処理された被処理物Ｗの溶融物から、電気による加熱処理によって金属を分離させる。本実施形態では、回転炉２内で分離したスラグＳ中に残存している金属を回収することができる。電気炉６は、電気抵抗加熱炉であって、溶融物を滞留させてスラグＳから金属Ｍ２を分離させる槽２０と、スラグＳを電気によって加熱する電極２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを備えている。槽２０内では、下側に溶融した金属Ｍ２の層が形成され、上側に溶融したスラグＳの層が形成される。また、電気炉６には、還元剤としてのコークスを電気炉６内へ供給するコークス供給装置２２Ａが、供給ライン２２Ｂを介して接続されている。還元剤として、コークスの他、石炭、廃カーボンを用いることができる。また、電気炉６は、金属回収ライン２３を介して槽２０内の金属Ｍ２を排出し、スラグ回収ライン２４を介して槽２０内のスラグＳを排出する。このような電気炉６は、滞留するスラグＳをバーナなどで加熱する場合に比して、熱効率よく加熱することが可能である。
【００２３】
回転炉２の出口２ｂから投入されるスラグＳには数％の金属分が、金属微粒子あるいは金属酸化物として含有されている。電気炉６は、電極２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ同士の間でのジュール熱でスラグＳ中の金属分を溶融させ、溶融した金属Ｍ２として分離させる。このとき、コークス供給装置２２Ａから供給されたコークスによる還元効果によって、スラグＳに含まれている金属酸化物が還元され、金属Ｍ２として回収することができる。電気炉６の槽２０に１４００〜１５００℃に保温した状態で３〜６時間滞留させることによって、スラグＳ中の金属成分をほぼ全量を金属Ｍ２として回収できる。
【００２４】
次に、図２、図３及び図４を参照して、ロータリーキルン１における電気炉６及びその周辺の構成について、より詳細に説明する。図２は、電気炉６の概略的な構成を示す断面図である。図３は、図２に示すIII−III線に沿った断面図である。図４は、図２に示すIV−IV線に沿った断面図である。図２、図３、図４に示すように、電気炉６の槽２０は、スラグＳ及び金属Ｍ２を滞留させるための滞留部３１と、当該滞留部３１の上側を塞ぐ蓋部３２を備えている。槽２０は、上方から見た場合に、長円状の形状をなしており、滞留部３１の部内側面３１ｂで取り囲まれる部分も長円状の形状をなしている。また、滞留部３１の底面３１ａは、金属排出口３３及びスラグ排出口３４側に傾斜している。
【００２５】
槽２０の蓋部３２の上面壁３２ａには、連絡シュート４と連結される投入部３５が形成されている。当該投入部３５と連絡シュート４の下端部４ａとが固定されることによって、連絡シュート４と電気炉６の槽２０の内部とが連通される。投入部３５及び連絡シュート４は、槽２０の長円形状における一端側に配置される。すなわち、回転炉２から落下したスラグＳは、槽２０の長円形状における一端側へ投入される。
【００２６】
槽２０の滞留部３１は、槽２０内の金属Ｍ２を排出する金属排出口３３と、槽２０内のスラグＳを排出するスラグ排出口３４と、を備えている。金属排出口３３及びスラグ排出口３４は、槽２０の長円形状における他端側に配置される。すなわち、槽２０内で滞留したスラグＳ及び金属Ｍ２は、槽２０の長円形状における他端側から排出される。金属排出口３３は、下側の金属Ｍ２の層の高さに合わせ、滞留部３１の側面壁を貫通させることによって形成され、金属回収ライン２３に接続される。スラグ排出口３４は、上側のスラグＳの層の高さに合わせ、金属排出口３３よりも高い位置において滞留部３１の側面壁を貫通させることによって形成され、スラグ回収ライン２４に接続される。なお、上から見て、金属排出口３３とスラグ排出口３４は、ずれるように配置されている。
【００２７】
槽２０の蓋部３２の上面壁３２ａには、上下方向に延びる電極２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃがそれぞれ挿入されている。電極２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃは、投入部３５と、金属排出口３３及びスラグ排出口３４との間に配置されており、槽２０の長円形状の一端側から他端側へ向かう方向Ｄ１へ電極２１Ａ、電極２１Ｂ、電極２１Ｃの順で直線状に並んでいる（図４参照）。
【００２８】
ここで、図３に示すように、回転炉２内のスラグＳは、回転炉２が回転している状態にて落下する。従って、スラグＳは、回転炉２の底部において、回転軸線ＣＬの真下の位置よりも回転方向における下流側の位置にて落下する。すなわち、図３において回転炉２が反時計回りに回転している場合、スラグＳは紙面右側寄りの位置で落下する。このようなスラグＳの落下位置のずれに合わせて、スラグＳが内壁面と非接触で落下できるように、電気炉６の位置及び連絡シュート４の構成が設定される。具体的には、電気炉６は、回転軸線方向ＣＬから見た場合に、回転炉２の回転方向における下流側に配置される。電気炉６の位置にあわせ、連絡シュート４の下端部４ａも、回転炉２の回転方向における下流側に配置される。すなわち、電気炉６及び連絡シュート４の下端部４ａが、回転軸線ＣＬよりも、図３における紙面右側寄りに配置される。
【００２９】
次に、上述のように構成されたロータリーキルン１におけるスラグ及び当該分離される金属の流れを説明する。まず、投入シュートへ投入された被処理物Ｗは、投入プッシャ８によって回転炉２へ押込まれる。被処理物Ｗは、バーナ１０の熱風によって回転炉内で燃焼処理される。当該燃焼処理によって、被処理物Ｗは溶融し、スラグＳの層と金属Ｍ１の層に分離される。下層側の金属Ｍ１は、タッピング用ノズル９から回収される。上層側のスラグＳは、回転炉２の出口から落下し、連絡シュート４の内壁などには接触することなく、投入部３５を介して電気炉６に投入される。槽２０内において滞留しているスラグＳからは、電極２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃでの電気による加熱処理によって、金属Ｍ２が分離される。また、スラグＳに含まれている金属酸化物のコークスによる還元反応によって、より多くの金属Ｍ２が分離する。分離した金属Ｍ２は、槽２０の底側に溜まる。分離した金属Ｍ２は金属回収ライン２３から回収され、金属分が除去されたスラグＳはスラグ回収ライン２４から回収される。なお、投入部３５から投入されたスラグＳの槽２０内での滞留時間、すなわち、投入部３５を介してスラグＳが落ちたときから当該スラグＳが排出されるまでの時間は３〜６時間である。この滞留時間は、投入量、排出量及び槽２０の容積によって調整される。
【００３０】
次に、本実施形態に係るロータリーキルン１の作用・効果について説明する。
【００３１】
本実施形態に係るロータリーキルン１において、電気炉６は、回転炉２で燃焼処理された被処理物Ｗの溶融物（本実施形態ではスラグＳ）から電気による加熱処理によって更に金属を分離させることができる。これによって、被処理物Ｗの溶融物であるスラグＳに含有される金属を回収することできる。また、電気炉６は回転炉２と連絡シュート４を介して接続されているため、被処理物Ｗは回転炉にて燃焼処理されてスラグＳとなった後、冷却工程や次の処理装置へ移動する工程などを要することなく、直ちに電気炉６へ投入される。従って、被処理物Ｗからの金属回収を効率的に行うことができる。更に、回転炉２から排出されたスラグＳを冷却する工程が入らないため、回転炉２での燃焼処理による熱を電気炉６における加熱処理に有効利用することができ、エネルギー効率を向上させることができる。また、コークス供給装置２２Ａが電気炉６に還元剤としてのコークスを供給することができるため、電気炉６内のスラグＳ中に含まれる金属酸化物を還元反応させることによって、より多くの金属を回収することができる。以上によって、被処理物Ｗから金属を効率よく回収すると共に、回収率を向上させることができる。
【００３２】
また、本実施形態に係るロータリーキルン１において、電気炉６は、回転炉２の出口２ｂの下方に配置され、連絡シュート４と非接触で落下するスラグＳが投入される。回転炉２で燃焼処理されて排出されるスラグＳは、連絡シュート４と接触することなく、そのまま下方に落下して電気炉６に投入される。例えば、回転炉２から排出されたスラグＳが連絡シュート４の内壁を伝って電気炉６へ投入される場合、スラグＳの熱が連絡シュート４の内壁に奪われて、固化付着してしまう。一方、本実施形態に係るロータリーキルン１によれば、回転炉２での燃焼処理に係る熱を他の部材に奪われることなく、あるいは固化付着によるトラブルがなく電気炉６へ供給することができる。これによって、金属回収のためのエネルギー効率や稼働率が一層向上する。
【００３３】
また、本実施形態に係るロータリーキルン１において、投入部３５と、電極２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃと、金属排出口３３及びスラグ排出口３４とは、図４に示す方向Ｄ１に向かって、この順番で配置されている。これによって、投入部３５から電気炉６に投入されたスラグＳは、電極２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃによって十分に加熱されて金属Ｍ２を分離された後に、スラグ排出口３４から排出される。これによって、金属Ｍ２の回収効率が向上する。
【００３４】
また、本実施形態に係るロータリーキルン１において、電気炉６は、回転炉２の出口２ｂの下方に配置され、回転炉２の回転軸線ＣＬ方向から見た場合に、回転炉２の回転方向における下流側に配置されている。燃焼処理された被処理物Ｗの溶融物であるスラグＳは、回転炉２が回転した状態にて排出されるため、回転炉２の出口２ｂにおいて、回転軸線ＣＬの真下の位置よりも回転方向の下流側の位置から落下する。電気炉６は、回転方向における下流側に配置されているため、連絡シュート４も電気炉６の位置に合わせた構成となる。これによって、回転によって落下位置がずれるにも関わらず、スラグＳは連絡シュート４の内壁などと接触することなく電気炉６へ投入されることができる。
【００３５】
また、本実施形態に係るロータリーキルン１において、回転炉２は、燃焼処理によって被処理物Ｗから分離した金属を、周面壁２ｃを介して排出するタッピング用ノズル９を有することが好ましい。これによって、回転炉２での燃焼処理の段階で分離する純度の高い金属を、電気炉６へ投入する前段階においてタッピング用ノズル９から回収することもできる。本実施形態において、回転炉２内で回収される金属Ｍ１は貴金属濃度が高く、電気炉６で分離される金属Ｍ２は、還元効果によってスラグＳ中の鉄分も還元するため、貴金属濃度が低くなる。従って、本実施形態に係るロータリーキルン１によれば、タッピング用ノズル９は、不純物の少ない品質の高い金属を回収し、電気炉６は、回転炉２内で回収し切れなかった金属を可能な限り多く回収することとして使い分けることができる。
【００３６】
以下、本発明の実施例について説明する。図６（ａ）に示す表１は、本発明に係る被処理物Ｗから回転炉２のタッピング用ノズル９から回収される金属Ｍ１と電気炉６から回収される金属Ｍ２の金属濃度と回収率における実験結果を示す。
【００３７】
表1に記載した値は3日間の操業で得られた成果物の全体の質量をもとにしており、本発明に係るロータリーキルン１の電気炉６によって金属を回収する場合における実験で得られたマテリアルバランスを示している。図５は、回転炉２から投入されてからスラグ排出口３４より排出されるまでの間における、電気炉６内のスラグＳの濃度と滞留時間との関係を示すグラフである。図５は、被処理物Ｗに含まれる金属のうち、Ｃｕの濃度を例にして示す。図５において、Ａで示す部分は、回転炉２の出口２ｂから落下して電気炉６に投入されたばかりのスラグＳのＣｕ濃度を示している。一方、図５において、Ｂで示す部分は、電気炉６から排出される直前のスラグＳのＣｕ濃度を示している。図５に示すように、投入直後におけるスラグＳのＣｕ濃度は４〜５％程度であるのに対し、滞留時間の経過とともにＣｕ濃度は徐々に低下し（すなわち、スラグＳにおいてこのCu濃度低下分に相当するＣｕの分離が進行している）、２〜４時間炉内で処理されることでＣｕ濃度が１％以下となっている。図６（ｂ）に示す表２は従来方法とのメタル主要元素の含有率と回収率の比較を示すものである。図６（ｃ）に示す表３は実施例と同様の回収率を得るための操作をした場合のエネルギー消費である。上層側のスラグＳが、回転炉２の出口から落下し、投入部３５を介して炉に投入される際の必要エネルギーを本発明において熱源を電気炉とガスバーナーで変更したケース、さらに従来方法で排出されたスラグSを冷却し凝固したのち電気炉で再溶解したケースとを比較したものである。このように、回転炉２に連結された電気炉６を用いることによって、従来になく高いエネルギー効率を達成し、同時に金属の回収効率を大きく向上させることができる。なお、スラグＳの投入量や排出量を調整することによって、図５のＢで示す位置よりも早い段階でスラグＳを排出してもよい。
【００３８】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【００３９】
例えば、上述の実施形態では、回転炉２内で分離した金属Ｍ１をタッピング用ノズル９で回収したが、当該タッピング用ノズル９がなく、被処理物Ｗの溶融物を全て電気炉６に投入してもよい。
【００４０】
また、電気炉６の形状や、投入部３５、電極２１、電極２１Ａ、電極２１Ｂ、電極２１Ｃ、スラグ排出口３４及び金属排出口３３の配置位置は、実施形態に示すものに限定されない。
【００４１】
また、上述の実施形態においては、特に好ましい例として、回転炉２より排出された溶融物が装置におけるいずれの内壁面にも接触せずに電気炉６へ投入される構成となっているが、接触するような構成であってもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１…ロータリーキルン、２…回転炉、４…連絡シュート（接続部）、９…タッピング用ノズル（回転炉用排出口）、２２Ａ…コークス供給装置（還元剤供給手段）、２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ…電極、２２Ｂ…供給ライン（還元剤供給手段）、３３…金属排出口（電気炉用排出口）、３４…スラグ排出口（電気炉用排出口）、３５…投入部、Ｗ…被処理物、Ｓ…スラグ（被処理物の溶融物）、Ｍ１，Ｍ２…金属（被処理物の溶融物）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属を含有する被処理物を燃焼処理する回転炉と、
接続部を介して前記回転炉と接続され、前記回転炉で燃焼処理された前記被処理物の溶融物から、電気による加熱処理によって金属を分離させる電気炉と、
前記電気炉に還元剤を供給する還元剤供給手段と、を備えることを特徴とするロータリーキルン。
【請求項２】
前記電気炉は、前記回転炉の出口の下方に配置され、前記接続部と非接触で落下する前記被処理物の前記溶融物が投入されることを特徴とする請求項１記載のロータリーキルン。
【請求項３】
前記電気炉は、
前記被処理物の前記溶融物が投入される投入部と、
前記被処理物の前記溶融物を電気によって加熱処理する電極と、
前記被処理物の前記溶融物を排出する電気炉用排出口と、を備え、
前記投入部、前記電極、及び前記電気炉用排出口は、所定の方向に前記投入部、前記電極、前記電気炉用排出口の順で配置されていることを特徴とする請求項１または２記載のロータリーキルン。
【請求項４】
前記電気炉は、前記回転炉の出口の下方に配置され、
前記回転炉の回転軸線方向から見た場合に、前記回転炉の回転方向における下流側に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のロータリーキルン。
【請求項５】
前記回転炉は、燃焼処理によって前記被処理物から分離した金属を、周面壁を介して排出する回転炉用排出口を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のロータリーキルン。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項記載のロータリーキルンを使用した、金属を含有する被処理物から金属を回収する金属回収方法。
【請求項７】
Au，Ag，Cu，Pd，Pb，Snのうちいずれかを金属として回収する請求項６に記載の金属回収方法。
【請求項８】
金属を含有する前記被処理物として廃電子基板、電線屑あるいは、銅・金・銀のいずれかを製錬した際のスラグを原料とする請求項６または７に記載の金属回収方法。
【請求項１】
金属を含有する被処理物を燃焼処理する回転炉と、
接続部を介して前記回転炉と接続され、前記回転炉で燃焼処理された前記被処理物の溶融物から、電気による加熱処理によって金属を分離させる電気炉と、
前記電気炉に還元剤を供給する還元剤供給手段と、を備えることを特徴とするロータリーキルン。
【請求項２】
前記電気炉は、前記回転炉の出口の下方に配置され、前記接続部と非接触で落下する前記被処理物の前記溶融物が投入されることを特徴とする請求項１記載のロータリーキルン。
【請求項３】
前記電気炉は、
前記被処理物の前記溶融物が投入される投入部と、
前記被処理物の前記溶融物を電気によって加熱処理する電極と、
前記被処理物の前記溶融物を排出する電気炉用排出口と、を備え、
前記投入部、前記電極、及び前記電気炉用排出口は、所定の方向に前記投入部、前記電極、前記電気炉用排出口の順で配置されていることを特徴とする請求項１または２記載のロータリーキルン。
【請求項４】
前記電気炉は、前記回転炉の出口の下方に配置され、
前記回転炉の回転軸線方向から見た場合に、前記回転炉の回転方向における下流側に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のロータリーキルン。
【請求項５】
前記回転炉は、燃焼処理によって前記被処理物から分離した金属を、周面壁を介して排出する回転炉用排出口を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のロータリーキルン。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項記載のロータリーキルンを使用した、金属を含有する被処理物から金属を回収する金属回収方法。
【請求項７】
Au，Ag，Cu，Pd，Pb，Snのうちいずれかを金属として回収する請求項６に記載の金属回収方法。
【請求項８】
金属を含有する前記被処理物として廃電子基板、電線屑あるいは、銅・金・銀のいずれかを製錬した際のスラグを原料とする請求項６または７に記載の金属回収方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２１６６４（Ｐ２０１２−２１６６４Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５７８７７（Ｐ２０１０−１５７８７７）
【出願日】平成２２年７月１２日（２０１０．７．１２）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【出願人】（０００００６１８３）三井金属鉱業株式会社 (1,121)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１２日（２０１０．７．１２）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【出願人】（０００００６１８３）三井金属鉱業株式会社 (1,121)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]