ロータリーキルン炉及び再生粒子の製造方法
【課題】熱効率が良く、しかも被処理物の飛散の問題が生じないロータリーキルン炉、及び熱効率が良く、しかも再生粒子を製造することができる再生粒子の製造方法を提供する。
【解決手段】軸回りに回転する炉本体２０と、この炉本体２０の内周面２３から突出するリフター３１とを有するロータリーキルン炉であって、リフター３１が、炉本体２０の回転方向に間隔をおいて複数並び、各リフター３１の回転方向前面３３が、炉本体２０の軸方向中央部が回転方向先方側に突出するへ字状とされている。
【解決手段】軸回りに回転する炉本体２０と、この炉本体２０の内周面２３から突出するリフター３１とを有するロータリーキルン炉であって、リフター３１が、炉本体２０の回転方向に間隔をおいて複数並び、各リフター３１の回転方向前面３３が、炉本体２０の軸方向中央部が回転方向先方側に突出するへ字状とされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリーキルン炉、及びこのロータリーキルン炉を使用した再生粒子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ロータリーキルン炉は、さまざまな物（被処理物）の熱処理に使用されており、例えば、製紙スラッジ等から再生粒子を製造する際の熱処理等においても、使用されている。そして、現在では、ロータリーキルン炉として、炉本体の内周面にリフターが取り付けられたものが提案されている。このリフターは、炉本体内の底部に堆積する被処理物を持ち上げ、落下させるために取り付けられるものであり、この被処理物の持ち上げ及び落下によって熱処理効率の向上が図られる。
【０００３】
しかしながら、この持ち上げ及び落下にともなって、被処理物が飛散するため、さまざまな問題が生じる。例えば、飛散した被処理物の一部は、炉本体内に十分滞留することなく他の被処理物（十分に熱処理された被処理物）に伴って排出されてしまう。結果、得られる被処理物に熱処理が不十分な被処理物が混入することになる。また、飛散した被処理物の一部は、炉本体内に十分滞留するものの、熱処理効率が良過ぎるため、過燃焼となる。結果、得られる被処理物に過燃焼の被処理物が混入することになる。さらに、飛散した被処理物の一部は、排ガスとともに排出されてしまう。結果、歩留りが低下する。
【０００４】
そこで、特に被処理物が十分に燃焼されずに排出されるとの問題を解決するためとして、リフターに特徴を有するロータリーキルン炉が提案されている（特許文献１）。同文献は、段落［０００７］において、「本発明によるロータリーキルン炉においては、キルン本体が回転すると、キルン本体内に投入された被処理物はリフタにより持ち上げられ、このリフタの回転方向前側の面の傾斜に沿って回転方向後方へ落下する。すなわち、リフタが所定の高さに達して一気に被処理物が落下するのではなく、所定の高さに達するまでに徐々に被処理物が落下するため、落下距離が短くなり、被処理物の飛散量が低減する。このため、被処理物が下流側に飛散するのを抑制することができ、キルン本体内で必要な滞留時間を得ることが可能となる」とする。
【０００５】
しかしながら、同形態は、被処理物の飛散量を低減させるに過ぎず、上記問題が完全に解決されるものではない。特に、被処理物を単に減容化して廃棄するのではなく、再生粒子等として再利用する場合は、得られる被処理物に極めて高度の均質性が要求されるため、熱処理が不十分な被処理物や過燃焼の被処理物が混入すると大きな問題となる。
【０００６】
一方、ロータリーキルン炉は、内熱式と外熱式とに主に分類され、内熱式のロータリーキルン炉は、炉本体の内周面がキャスタブル、煉瓦等の耐火物で覆われている。そして、この内熱式のロータリーキルン炉にリフターを取り付ける場合は、耐火物に金属製のアンカー、ボルト等を埋設し、この埋設したアンカー、ボルト等の先端にリフターを取り付けることになる（例えば、特許文献２、特許文献３等参照。）。しかるに、キャスタブル、煉瓦等からなる耐火物と金属製のアンカーやボルト等とでは熱膨張率が異なるため、炉本体内の温度上昇に伴ってアンカーやボルト等の周囲の耐火物が崩れ、結果、リフターが炉本体内の底部に落ちてしまう（取れてしまう）との問題が生じる。また、リフターが落ちてしまうと熱効率が低下してしまうため、再生粒子を安定的に製造することができなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８‐１２２０４３号公報
【特許文献２】特開昭５８‐１４０５８９号公報
【特許文献３】特開２００５‐２４１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする主たる課題は、熱効率が良く、しかも被処理物の飛散の問題が生じないロータリーキルン炉、及び熱効率が良く、しかも均質な再生粒子を製造することができる再生粒子の製造方法を提供することにある。また、好ましくは、リフターが取れるおそれのないロータリーキルン炉、及び再生粒子を安定的に製造することができる再生粒子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題を解決した本発明は、次のとおりである。
〔請求項１記載の発明〕
軸回りに回転する炉本体と、この炉本体の内周面から突出するリフターと、を有するロータリーキルン炉であって、
前記リフターが、前記炉本体の回転方向に間隔をおいて複数並び、
各リフターの回転方向前面が、前記炉本体の軸方向中央部が回転方向先方側に突出するへ字状とされている、
ことを特徴とするロータリーキルン炉。
【００１０】
〔請求項２記載の発明〕
前記回転方向に並ぶ複数のリフターは、一部のリフターの突出長が他のリフターの突出長よりも高くされ、
前記一部のリフターの突出長が、前記炉本体の内周面上に堆積する被処理物の堆積厚以上とされている、
請求項１記載のロータリーキルン炉。
【００１１】
〔請求項３記載の発明〕
前記炉本体の内周面が耐火物で構成され、
この耐火物上に前記炉本体の回転方向に延びる帯材が載せられ、この帯材上に前記各リフターが取り付けられており、
前記帯材は、１本が又は回転方向に並ぶ複数本が、一周にわたって繋がるものとされ、かつ、各帯材の両端部が留め具で前記耐火物に固定されている、
請求項１又は請求項２記載のロータリーキルン炉。
【００１２】
〔請求項４記載の発明〕
製紙スラッジを主原料とする被処理物を、脱水及び熱処理して再生粒子を製造する方法であって、
前記熱処理手段として、請求項１〜３のいずれか１項に記載のロータリーキルン炉を使用する、
ことを特徴とする再生粒子の製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明のように、軸回りに回転する炉本体と、この炉本体の内周面から突出するリフターと、を有するロータリーキルン炉において、リフターが、炉本体の回転方向に間隔をおいて複数並び、各リフターの回転方向前面が、炉本体の軸方向中央部が回転方向先方側に突出するへ字状とされていると、ロータリーキルン炉内周面上に堆積する被処理物の持ち上げ及び落下が防止され、被処理物の飛散の問題が生じない。しかも、熱効率が良く、例えば、均質な再生粒子を安定的に製造することができるようになる。
【００１４】
また、請求項２に係る発明のように、回転方向に並ぶ複数のリフターは、一部のリフターの突出長が他のリフターの突出長よりも高くされ、一部のリフターの突出長が、炉本体の内周面上に堆積する被処理物の堆積厚以上とされていると、炉本体の内周面上に堆積する被処理物に、確実に切り込みが入るようになり、熱効率が向上する。しかも、被処理物の堆積厚以上とするリフターを一部とすることにより、被処理物の飛散をより確実に防止することができる。
【００１５】
さらに、請求項３に係る発明にように、炉本体の内周面が耐火物で構成され、この耐火物上に炉本体の回転方向に延びる帯材が載せられ、この帯材上に各リフターが取り付けられており、帯材は、１本が又は回転方向に並ぶ複数本が、一周にわたって繋がるものとされ、かつ、各帯材の両端部が留め具で耐火物に固定されていると、帯材が熱膨張によって炉本体の軸心を中心に内周面側に向かって広がる（拡張する）。したがって、帯材が内周面にいわば貼り付いた状態になり、たとえ留め具の内壁に対する固定が不安定になったとしても、リフターが内壁から落ちてしまうとの問題が生じない。
【００１６】
また、請求項４に係る発明にように、製紙スラッジを主原料とする被処理物を、脱水及び熱処理して再生粒子を製造するにあたり、熱処理手段として、請求項１〜３のいずれか１項に記載のロータリーキルン炉を使用すると、均質な再生粒子を安定的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】炉本体の模式縦断面図である。
【図２】炉本体の模式横断面図である。
【図３】炉本体の内周面に設けられたリフター機構を展開した状態の模式平面図である。
【図４】炉本体の内周面に設けられたリフター機構を展開した状態の模式縦断面図である。
【図５】各帯材の留め具の平面図（ａ）、側面図（ｂ）及び正面図（ｃ）である。
【図６】リフターの変形例を示す平面図である。
【図７】再生粒子の製造フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明の実施の形態を説明する。
（ロータリーキルン炉）
本形態のロータリーキルン炉は、図１及び図２に示すように、軸心回りに回転する円筒状の炉本体２０を有する。この炉本体２０は、一方端部側に被処理物１０の供給口（図示せず）を有し、他方端部側に被処理物１０の排出口（図示せず）を有する。被処理物１０は、例えば、スクリューコンベア等の装入（供給）機によって炉本体２０内に供給され、炉本体２０の内周面２３上に堆積する。この被処理物１０の堆積厚は、例えば、１０〜５０ｃｍとされる。
【００１９】
炉本体２０は、搬送方向に向かって非常に緩やかな下り勾配を有しており、この下り勾配と炉本体２０の回転とによって、内周面２３上に堆積する被処理物１０が、熱処理されつつ、重力作用で排出口に向かって徐々に搬送される。炉本体２０の回転は、公知の機構を利用して、例えば、炉本体２０の外周面上に設けられたギア等を利用して行うことができる。
【００２０】
炉本体２０内には、熱風等の熱源が送り込まれ（吹き込まれ）、この熱源によって内周面２３上に堆積する被処理物１０が直接加熱される（内熱式）。この熱源は、被処理物１０の供給口側から送り込むことも（並流式）、排出口側から送り込むことも（向流式）できる。また、炉本体２０内に熱風等を吹き込むことなく、例えば、炉本体２０の外周面上に外熱ジャケットを設け、この外熱ジャケットを電気ヒーター等で構成することにより、あるいは外熱ジャケット内に熱風や排ガス等を吹き込むことにより、内周面２３上に堆積する被処理物１０を間接的に加熱することもできる（外熱式）。
【００２１】
炉本体２０は、炉本体２０の外殻を構成する円筒状の外壁２１と、この外壁２１の内周面を覆う円筒状の内壁２２と、から主になる。外壁２１は、例えば、ステンレス、チタン等の耐熱性及び耐腐食性を有する金属で構成することができる。他方、内壁２２は、例えば、キャスタブル、煉瓦等の断熱性を有する耐火物で構成することができる。
【００２２】
内壁２２（炉本体２０）の内周面２３上には、炉本体２０の軸方向に間隔をおいて複数のリフター機構３０が備えられている。このリフター機構３０の間隔は、例えば、４０〜２００ｃｍとすることができる。各リフター機構３０は、炉本体２０（内壁２２）の内周面２３から突出するリフター（リフター本体）３１と、炉本体２０の回転方向に延びる帯状の帯材３２と、から主になる。
【００２３】
リフター３１は、炉本体２０の回転方向に間隔をおいて複数が並ぶように、帯材３２上に取り付けられている。リフター３１の配置間隔は、特に限定されないが、通常、４０〜２００ｃｍ、好ましくは６０〜１００ｃｍである。
【００２４】
各リフター３１は、図３及び図６から明らかなように、回転方向前面３３が、炉本体２０の軸方向（搬送方向）中央部が回転方向先方側に突出するへ字状とされている。回転方向前面３３がへ字状とされていることで、内周面２３上に堆積する被処理物１０の持ち上げ及び落下が防止され、被処理物１０の飛散が防止される。しかも、各リフター３１が炉本体２０の回転方向に間隔をおいて複数並んでいるため、炉本体２０の回転に伴って内周面２３上に堆積する被処理物１０に切り込みが入り、熱処理効率が向上する。
【００２５】
リフター３１の回転方向前面３３の軸方向中央部が、回転方向先方側にどの程度突出するかは特に限定されない。被処理物１０の性状や、飛散の程度、熱処理効率等の観点から適宜決定することができ、例えば、軸方向一方の面３３Ｌと軸方向他方の面３３Ｒとがなす角度α（図６の（ａ）参照）を３０〜９０°とすることができる。
【００２６】
他方、リフター３１の回転方向後面や後端部の形状は、特に限定されず、本形態においては、図６の（ａ）に示すように、後面も軸方向中央部が回転方向先方側に突出するへ字状とされている。この形態は、金属板等の折り曲げ加工のみによってリフター３１を製造することができ、製造コストを抑えることができる。ただし、図６の（ｂ）において符号３７で示すリフターのように、回転方向後面を平面とすることや、図６の（ｃ）において符号３８で示すリフターのように、回転方向後面を平面としつつ、後方に突出するように構成することもできる。
【００２７】
本形態において、回転方向に並ぶ複数のリフター３１は、図４に示すように、一部のリフター３１Ｂの突出長が他のリフター３１Ａの突出長よりも高くされている。これらリフター３１Ａ，３１Ｂの突出長は特に限定されるものではないが、上記一部のリフター３１Ｂの突出長が、内周面２３上に堆積する被処理物１０の堆積厚以上とされていると好適である。なお、図示例では、被処理物１０の堆積がラインＬ１までの場合は、一部のリフター３１Ｂの突出長が内周面２３上に堆積する被処理物１０の堆積厚未満であり、被処理物１０の堆積がラインＬ２までの場合は、一部のリフター３１Ｂの突出長が内周面２３上に堆積する被処理物１０の堆積厚以上であることになる。
【００２８】
一部のリフター３１Ｂの突出長を被処理物１０の堆積厚以上とすることにより、当該被処理物１０に、確実に切り込みが入るようになる。また、被処理物１０の堆積厚以上とするリフター３１を一部とすることにより、被処理物１０の飛散をより確実に防止することができる。
【００２９】
このような観点から、被処理物１０の堆積厚が１０〜５０ｃｍである場合においては、例えば、一部のリフター３１Ｂの突出長を２０〜６０ｃｍ、他のリフター３１Ａの突出長を１０〜５０ｃｍとすることができる。
【００３０】
一方、帯材３２は、図１に示すように、その長手方向が炉本体２０の回転方向に沿うように、内壁２２の内周面２３上に載せられている。帯材３２は、各リフター機構３０それぞれにおいて、１本とすることも、本形態のように回転方向に並ぶ複数本（図２の例では、４本。）とすることもできる。ただし、いずれの場合においても、帯材３２は、図２に示すように、一周にわたって繋がるものとされ、かつ、各帯材３２の両端部が留め具４０によって、耐火物で構成される内壁２２（２４）に固定されているのが好ましい。
【００３１】
各帯材３２の両端部が留め具４０によって内壁２２（２４）に固定されていることにより、各帯材３２に取り付けられたリフター３１の内周面２３上における（炉本体２０内における）配置が決定付けられる。この点、留め具４０は、例えば、ステンレス、チタン等の耐熱性及び耐腐食性を有する金属で構成され、耐火物で構成される内壁２２（２４）と熱膨張率が異なる。しかるに、帯材３２が一周にわたって繋がるものとされていると、帯材３２は、熱膨張によって炉本体２０の軸心を中心に内周面２３側に向かって広がるため（拡張するため）、内周面２３にいわば貼り付いた状態になる。したがって、たとえ留め具４０の内壁２２（２４）に対する固定が不安定になったとしても、リフター３１が内壁２２から落ちてしまうとの問題が生じない。
【００３２】
ここで、帯材３２が一周にわたって「繋がる」とは、一周にわたって完全に連続することのほか、各帯材３２が、他の部材、例えば、後述する留め具４０の横板４１等を介して連続することなども含む。要は、帯材３２が、熱膨張によって内周面２３に貼り付いた状態となるように、繋がっていればよい。
【００３３】
また、帯材３２の素材は、特に限定されるものではないが、熱膨張によって内周面２３に貼り付いた状態とするために、例えば、ステンレス、チタン等の耐熱性及び耐腐食性を有する金属で構成するのが好ましく、また、熱膨張率をリフター３１の熱膨張率と同じとするために、リフター３１と同様の素材で構成するのが好ましい。
【００３４】
留め具４０は、図５に示すように、一対のボルト孔４３が形成された平板状の横板４１と、この横板４１の中央部から設置状態において下方に延出する平板状の縦板４２とで、正面視Ｔ字状に構成されている。この留め具４０は、縦板４２を内壁２２に差し込むことによって固定することもできるが、本形態では、次のように固定している。
【００３５】
まず、留め具４０の設置部分（符号２４で示す部分）の内壁２２を削り出す。次に、当該削り出した部分（２４）に、留め具４０を配置する。この際、縦板４２の先端部を外壁２１の内周面に溶接等して固定すると好適である。この配置が終了したら、図５の（ｃ）に示すように、横板４２の両端部上に帯材３２の端部を配置し、帯材３２の端部に形成されたボルト孔（図示せず）及び横板４１に形成されたボルト孔４３に、ボルト５１を通し、ナット５２を締めて、留め具４０及び帯材３２を締結する。そして、内壁２２を削り出した部分（２４）を再度耐火物２４で埋め戻し、リフター機構３０の設置を終了する。
【００３６】
この点、本形態においては、前述したように帯材３２の熱膨張を利用してリフター３１の落下を防止するため、以上の留め具４０を外壁２１に固定する作業を省略することもできる。しかしながら、内壁２２と留め具４０とは熱膨張率が異なり、熱処理を繰り返すと留め具４０がぐらつく可能性があるため、より設備の耐久性を向上させるという観点から、留め具４０を外壁２１に固定するのが好適である。
【００３７】
また、例えば、帯材３２の熱膨張による伸縮が大きい場合等は、ボルト５１の破損防止等を目的として、帯材３２のボルト孔（図示せず）や横板４１のボルト孔４３を、帯材３２の延在方向（長手方向）に長い長孔とし、帯材３２の熱膨張による伸縮を吸収するように構成しておくと好適である。この点、横板４１のボルト孔を長孔とした場合を、図５の（ａ）に符号４３Ａで示している。なお、長孔４３Ａの長さ（帯材３２の延在方向の寸法）Ｌ３を、どの程度とするかは特に限定されず、例えば、帯材３２の熱膨張係数や熱処理温度等を考慮して適宜設計することができる。
【００３８】
（再生粒子の製造方法）
次に、本形態のリフター機構３０が備わるロータリーキルン炉４００，５００，６００を用いた再生粒子の製造方法について説明する。
図７に示すように、本形態の製造方法においては、製紙スラッジを主原料（５０質量％以上）とする被処理物１０から、再生粒子を製造する。
【００３９】
被処理物１０の主原料となる製紙スラッジは、例えば、パルプ等の繊維成分、澱粉や合成樹脂接着剤等の有機物、添料や塗工用顔料等の無機物などが利用されずに排水中へ移行したもの、パルプ化工程等で発生するリグニンや微細繊維、古紙由来の填料や印刷インキ、生物排水処理工程から生じる余剰汚泥などからなる。また、例えば、古紙パルプ製造工程において印刷インキ等を除去する脱墨工程や製紙用原料を回収して洗浄する洗浄工程に由来する固形成分等を含有していてもよい。
【００４０】
ただし、古紙パルプ製造工程においては、安定した品質の古紙パルプを連続的に生産するために、選定、選別を行った一定品質の古紙を使用する。そのため、古紙パルプ製造工程に持ち込まれる無機物の種類や比率、量等は、基本的に一定になる。しかも、本形態の再生粒子の製造方法において未燃率の変動要因となるビニールやフィルム等のプラスチック類が、古紙中に含まれていても、これらは脱墨フロスが生成される脱墨工程に至る前段階の例えば、パルパーやスクリーン、クリーナー等で除去される。したがって、工場排水工程や製紙原料調成工程等の他の工程で発生する製紙スラッジと比べて、脱墨フロスは、極めて安定した品質の再生粒子を製造するための被処理物１０の好適な原料となる。
【００４１】
被処理物１０は、脱水設備１００において、公知の脱水機等を用いて脱水する。ただし、この脱水は、例えば、スクリーンによって被処理物１０の水分率が７０〜９０％となるまで脱水し、次いで、スクリュープレスによって被処理物１０の水分率が３０〜５０％となるまで脱水するというように、多段で行うのが好ましい。被処理物１０の脱水を多段で行うことで、急激な脱水が避けられ、無機物の流出を抑制することができ、しかも、被処理物１０のフロックが硬くなり過ぎるのを防止することができる。
【００４２】
ここで被処理物１０の「水分率」は、定温乾燥機を用い、当該乾燥機内に試料（被処理物）を静置し、約１０５℃で６時間以上保持することで質量変動を認めなくなった時点を乾燥後質量とし、下記式にて乾燥前後の質量測定結果より算出した値である。
水分率（％）＝（乾燥前質量−乾燥後質量）÷乾燥前質量×１００
【００４３】
脱水後の被処理物１０は、熱処理設備において熱処理するに先立って、破砕機２００で破砕すると好適である。この破砕は、被処理物１０の平均粒子径が２．５〜１２．５ｍｍとなるように、好ましくは２．５〜７．０ｍｍとなるように、より好ましくは２．５〜４．０ｍｍとなるように行う。被処理物１０の平均粒子径が２．５ｍｍを下回ると、後段の熱処理において過剰な熱処理が生じ易くなる。他方、被処理物１０の平均粒子径が１２．５ｍｍを上回ると、被処理物１０を表面部から芯部まで均一に熱処理するのが困難になる。
【００４４】
ここで被処理物１０の「平均粒子径」は、目穴の異なる篩で篩い分けを行い、各篩い分けを行った試料（被処理物）の質量を測定し、この測定値の合計値が全体の５０質量％に相当する段階における篩の目穴の大きさであり、ＪＩＳ Ｚ ８８０１‐２：２０００に基づき、金属製の板ふるいを用いて測定した値である。
【００４５】
破砕機２００で破砕した含水物１０は、熱処理設備において乾燥、熱分解、燃焼等の熱処理を行う。この熱処理は、１つの装置で連続的に行うこともできるが、乾燥と他の熱処理とは、各別の装置で行うのが好ましい。本形態では、１台の乾燥装置３００と、３台の他の熱処理装置４００，５００，６００が備わる。
【００４６】
被処理物１０を乾燥する乾燥装置３００としては、例えば、ストーカー炉、流動床炉、サイクロン炉、キルン炉等の公知の乾燥装置を用いることができる。ただし、本形態においては、含水物１０を熱気流に同伴させて乾燥する「気流乾燥装置」を用いるのが好ましい。気流乾燥装置を用いると、被処理物１０が、乾燥されるのと同時に、圧縮力が加えられることなく大きな分散力（被処理物１０を分散させる力）をもって分散されるため、被処理物１０が全体にわたって均一に乾燥され、しかも本乾燥処理の後段で行う他の熱処理がより均一かつ確実に行われるようになり、品質が均一化した再生粒子を安定的に製造することができるようになる。なお、気流乾燥装置としては、例えば、新日本海重工業社製の商品名：クダケラ等の装置を例示することができる。
【００４７】
本形態において、被処理物１０を乾燥するための温度は、特に限定されず、例えば、２００〜６００℃、好ましくは３００〜５００℃、より好ましくは３００〜４００℃とすることができる。被処理物１０は、脱水され、更に破砕されているため、わずか１〜３秒で水分率０〜５％になるまで、より好ましくは水分率０〜３％になるまで、特に好ましくは水分率０〜１％になるまで乾燥される。また、被処理物１０は、水分が蒸発した次の瞬間には乾燥装置から排出されるため、意図しない有機物の熱分解・燃焼等の熱処理が生じるおそれもない。なお、被処理物１０の「水分率」は、前述したとおりである。
【００４８】
乾燥後の被処理物１０は、本形態のロータリーキルン炉４００，５００，６００を用いて、熱分解、燃焼等の熱処理をする。この熱処理は、１つのロータリーキルン炉で行うこともできるが、直列的に設けられた２つのロータリーキルン炉で行うのが好ましく、本形態のように、直列的に設けられた３つのロータリーキルン炉４００，５００，６００で行うのがより好ましい。
【００４９】
また、３つのロータリーキルン炉４００，５００，６００に分けて熱処理する場合は、炉本体内の温度が順に高くなるように制御するのが好ましく、第１のロータリーキルン炉４００において２５０〜３７０℃、第２のロータリーキルン炉５００において３６０〜４００℃、第３のロータリーキルン炉６００において５５０〜７８０℃となるように温度制御するのがより好ましい。これは、以下の理由からである。
【００５０】
すなわち、被処理物１０の主原料となる製紙スラッジは、各種有機物（有機成分）を含有し、この有機物のなかには、紙由来の２２０℃近傍で発熱量のピークをもつアクリル系有機物、３２０℃近傍で発熱量のピークをもつセルロース、４２０℃近傍で発熱量のピークをもつスチレン系有機分が含まれる。これらの有機分を他の有機分と一緒に熱処理して除去しようとすると、２００〜３００℃で熱分解される有機分が発火、過燃焼するため、熱処理制御が困難となり、白色度の低下のみならず、ゲーレナイトやアノーサイト等の硬質物質の生成をまねく。そこで、まず、第１のロータリーキルン炉４００において、所定の高発熱量成分（アクリル系有機物及びセルロース）を被処理物１０から熱処理除去し、もって過燃焼を抑え、硬質物質の生成を抑制する。また、第１のロータリーキルン炉４００において被処理物１０に含まれるアクリル系有機物及びセルロースを熱分解ガス化し、第２のロータリーキルン炉５００において被処理物１０に含まれるスチレン系有機物を熱分解ガス化することで、得られる再生粒子の品質安定化、白色度向上に対する寄与が大きく、均一かつ安定的に再生粒子を得ることができる。そして、第３のロータリーキルン炉６００においては、被処理物１０に含まれる残カーボン等を含む有機物が、効率良く熱処理除去され、また、過燃焼によって生じる硬質物質の生成が抑えられる。なお、セルロースの熱分解ガスの発火温度はスチレンの熱分解温度を下回るため、第１のロータリーキルン炉４００においてセルロースを熱分解除去してしまい、スチレンは第２のロータリーキルン炉５００において熱分解するのが好適である。
【００５１】
第１〜第３のロータリーキルン炉４００，５００，６００としては、ストーカー炉、流動床炉、サイクロン炉等を用いることも考えられるが、横型ロータリーキルン炉を用いるのが好ましい。特に本形態のリフター機構３０が備わるロータリーキルン炉によれば、被処理物１０の飛散が防止されるため、得られる再生粒子が極めて均質なものとなり、しかも、歩留りが向上する。
【００５２】
ロータリーキルン炉は、熱処理効率を重視して内熱式とすることも、熱処理制御の容易性を重視して外熱式とすることもできるが、図示例のように、第１のロータリーキルン炉４００及び第２のロータリーキルン炉５００は外熱ジャケット２９等が備わる外熱式とし、第３のロータリーキルン炉６００は内壁２２を有する内熱式とするのが好ましい。第１及び第２のロータリーキルン炉４００，５００が熱処理の対象とする被処理物１０は、アクリル系有機物や、セルロース、スチレン系有機物等の高発熱量成分を含むため、被処理物１０が発火し易い状態にある。したがって、炉本体内は低酸素濃度であるのが好ましく、外熱式のロータリーキルン炉が好適に用いられる。他方、第３のロータリーキルン炉６００が熱処理の対象とする被処理物１０は、高発熱量成分を含まないため、被処理物１０が発火し難い状態にあり、また、相対的に高温で熱処理するため、内熱式のキルン炉が好適に用いられる。
【００５３】
ロータリーキルン炉４００，５００，６００において熱処理された被処理物１０は、平均粒子径が１５．０μｍ以下となるように、好ましくは０．１〜１０．０μｍとなるように、より好ましくは１．０〜５．０μｍとなるように粉砕することができる。
【００５４】
この粉砕後の被処理物１０の平均粒子径は、試料（被処理物）のスラリーをレーザー回折方式の粒度分布径（型番：ＳＡ−ＬＤ−２２００、島津製作所製）を用いて測定した体積平均粒子径（Ｄ５０）である。
【００５５】
本形態において、被処理物１０の粉砕方法は特に限定されず、例えば、ジェットミルや高速回転式ミル等の乾式粉砕機、アトライター、サンドグラインダー、ボールミル等の湿式粉砕機などを用いることができる。
【００５６】
この粉砕を行った被処理物１０は、好適には凝集体であり、冷却機等において冷却した後、振動篩機等の粒径選別機により選別をし、再生粒子としてサイロに一時貯留し、適宜製紙用の添料や顔料等の用途先に仕向けることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、ロータリーキルン炉、及びこのロータリーキルン炉を使用した再生粒子の製造方法として適用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１０…被処理物、２０…炉本体、２１…外壁、２２…内壁、２３…内周面、２４…耐火物、３０…リフター機構、３１，３７，３８…リフター（本体）、３２…帯材、４０…留め具、４１…横板、４２…縦板、４３…ボルト孔、５１…ボルト、５２…ナット、１００…脱水設備、２００…破砕機、３００…乾燥装置、４００，５００，６００…ロータリーキルン炉。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリーキルン炉、及びこのロータリーキルン炉を使用した再生粒子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ロータリーキルン炉は、さまざまな物（被処理物）の熱処理に使用されており、例えば、製紙スラッジ等から再生粒子を製造する際の熱処理等においても、使用されている。そして、現在では、ロータリーキルン炉として、炉本体の内周面にリフターが取り付けられたものが提案されている。このリフターは、炉本体内の底部に堆積する被処理物を持ち上げ、落下させるために取り付けられるものであり、この被処理物の持ち上げ及び落下によって熱処理効率の向上が図られる。
【０００３】
しかしながら、この持ち上げ及び落下にともなって、被処理物が飛散するため、さまざまな問題が生じる。例えば、飛散した被処理物の一部は、炉本体内に十分滞留することなく他の被処理物（十分に熱処理された被処理物）に伴って排出されてしまう。結果、得られる被処理物に熱処理が不十分な被処理物が混入することになる。また、飛散した被処理物の一部は、炉本体内に十分滞留するものの、熱処理効率が良過ぎるため、過燃焼となる。結果、得られる被処理物に過燃焼の被処理物が混入することになる。さらに、飛散した被処理物の一部は、排ガスとともに排出されてしまう。結果、歩留りが低下する。
【０００４】
そこで、特に被処理物が十分に燃焼されずに排出されるとの問題を解決するためとして、リフターに特徴を有するロータリーキルン炉が提案されている（特許文献１）。同文献は、段落［０００７］において、「本発明によるロータリーキルン炉においては、キルン本体が回転すると、キルン本体内に投入された被処理物はリフタにより持ち上げられ、このリフタの回転方向前側の面の傾斜に沿って回転方向後方へ落下する。すなわち、リフタが所定の高さに達して一気に被処理物が落下するのではなく、所定の高さに達するまでに徐々に被処理物が落下するため、落下距離が短くなり、被処理物の飛散量が低減する。このため、被処理物が下流側に飛散するのを抑制することができ、キルン本体内で必要な滞留時間を得ることが可能となる」とする。
【０００５】
しかしながら、同形態は、被処理物の飛散量を低減させるに過ぎず、上記問題が完全に解決されるものではない。特に、被処理物を単に減容化して廃棄するのではなく、再生粒子等として再利用する場合は、得られる被処理物に極めて高度の均質性が要求されるため、熱処理が不十分な被処理物や過燃焼の被処理物が混入すると大きな問題となる。
【０００６】
一方、ロータリーキルン炉は、内熱式と外熱式とに主に分類され、内熱式のロータリーキルン炉は、炉本体の内周面がキャスタブル、煉瓦等の耐火物で覆われている。そして、この内熱式のロータリーキルン炉にリフターを取り付ける場合は、耐火物に金属製のアンカー、ボルト等を埋設し、この埋設したアンカー、ボルト等の先端にリフターを取り付けることになる（例えば、特許文献２、特許文献３等参照。）。しかるに、キャスタブル、煉瓦等からなる耐火物と金属製のアンカーやボルト等とでは熱膨張率が異なるため、炉本体内の温度上昇に伴ってアンカーやボルト等の周囲の耐火物が崩れ、結果、リフターが炉本体内の底部に落ちてしまう（取れてしまう）との問題が生じる。また、リフターが落ちてしまうと熱効率が低下してしまうため、再生粒子を安定的に製造することができなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８‐１２２０４３号公報
【特許文献２】特開昭５８‐１４０５８９号公報
【特許文献３】特開２００５‐２４１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする主たる課題は、熱効率が良く、しかも被処理物の飛散の問題が生じないロータリーキルン炉、及び熱効率が良く、しかも均質な再生粒子を製造することができる再生粒子の製造方法を提供することにある。また、好ましくは、リフターが取れるおそれのないロータリーキルン炉、及び再生粒子を安定的に製造することができる再生粒子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題を解決した本発明は、次のとおりである。
〔請求項１記載の発明〕
軸回りに回転する炉本体と、この炉本体の内周面から突出するリフターと、を有するロータリーキルン炉であって、
前記リフターが、前記炉本体の回転方向に間隔をおいて複数並び、
各リフターの回転方向前面が、前記炉本体の軸方向中央部が回転方向先方側に突出するへ字状とされている、
ことを特徴とするロータリーキルン炉。
【００１０】
〔請求項２記載の発明〕
前記回転方向に並ぶ複数のリフターは、一部のリフターの突出長が他のリフターの突出長よりも高くされ、
前記一部のリフターの突出長が、前記炉本体の内周面上に堆積する被処理物の堆積厚以上とされている、
請求項１記載のロータリーキルン炉。
【００１１】
〔請求項３記載の発明〕
前記炉本体の内周面が耐火物で構成され、
この耐火物上に前記炉本体の回転方向に延びる帯材が載せられ、この帯材上に前記各リフターが取り付けられており、
前記帯材は、１本が又は回転方向に並ぶ複数本が、一周にわたって繋がるものとされ、かつ、各帯材の両端部が留め具で前記耐火物に固定されている、
請求項１又は請求項２記載のロータリーキルン炉。
【００１２】
〔請求項４記載の発明〕
製紙スラッジを主原料とする被処理物を、脱水及び熱処理して再生粒子を製造する方法であって、
前記熱処理手段として、請求項１〜３のいずれか１項に記載のロータリーキルン炉を使用する、
ことを特徴とする再生粒子の製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明のように、軸回りに回転する炉本体と、この炉本体の内周面から突出するリフターと、を有するロータリーキルン炉において、リフターが、炉本体の回転方向に間隔をおいて複数並び、各リフターの回転方向前面が、炉本体の軸方向中央部が回転方向先方側に突出するへ字状とされていると、ロータリーキルン炉内周面上に堆積する被処理物の持ち上げ及び落下が防止され、被処理物の飛散の問題が生じない。しかも、熱効率が良く、例えば、均質な再生粒子を安定的に製造することができるようになる。
【００１４】
また、請求項２に係る発明のように、回転方向に並ぶ複数のリフターは、一部のリフターの突出長が他のリフターの突出長よりも高くされ、一部のリフターの突出長が、炉本体の内周面上に堆積する被処理物の堆積厚以上とされていると、炉本体の内周面上に堆積する被処理物に、確実に切り込みが入るようになり、熱効率が向上する。しかも、被処理物の堆積厚以上とするリフターを一部とすることにより、被処理物の飛散をより確実に防止することができる。
【００１５】
さらに、請求項３に係る発明にように、炉本体の内周面が耐火物で構成され、この耐火物上に炉本体の回転方向に延びる帯材が載せられ、この帯材上に各リフターが取り付けられており、帯材は、１本が又は回転方向に並ぶ複数本が、一周にわたって繋がるものとされ、かつ、各帯材の両端部が留め具で耐火物に固定されていると、帯材が熱膨張によって炉本体の軸心を中心に内周面側に向かって広がる（拡張する）。したがって、帯材が内周面にいわば貼り付いた状態になり、たとえ留め具の内壁に対する固定が不安定になったとしても、リフターが内壁から落ちてしまうとの問題が生じない。
【００１６】
また、請求項４に係る発明にように、製紙スラッジを主原料とする被処理物を、脱水及び熱処理して再生粒子を製造するにあたり、熱処理手段として、請求項１〜３のいずれか１項に記載のロータリーキルン炉を使用すると、均質な再生粒子を安定的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】炉本体の模式縦断面図である。
【図２】炉本体の模式横断面図である。
【図３】炉本体の内周面に設けられたリフター機構を展開した状態の模式平面図である。
【図４】炉本体の内周面に設けられたリフター機構を展開した状態の模式縦断面図である。
【図５】各帯材の留め具の平面図（ａ）、側面図（ｂ）及び正面図（ｃ）である。
【図６】リフターの変形例を示す平面図である。
【図７】再生粒子の製造フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明の実施の形態を説明する。
（ロータリーキルン炉）
本形態のロータリーキルン炉は、図１及び図２に示すように、軸心回りに回転する円筒状の炉本体２０を有する。この炉本体２０は、一方端部側に被処理物１０の供給口（図示せず）を有し、他方端部側に被処理物１０の排出口（図示せず）を有する。被処理物１０は、例えば、スクリューコンベア等の装入（供給）機によって炉本体２０内に供給され、炉本体２０の内周面２３上に堆積する。この被処理物１０の堆積厚は、例えば、１０〜５０ｃｍとされる。
【００１９】
炉本体２０は、搬送方向に向かって非常に緩やかな下り勾配を有しており、この下り勾配と炉本体２０の回転とによって、内周面２３上に堆積する被処理物１０が、熱処理されつつ、重力作用で排出口に向かって徐々に搬送される。炉本体２０の回転は、公知の機構を利用して、例えば、炉本体２０の外周面上に設けられたギア等を利用して行うことができる。
【００２０】
炉本体２０内には、熱風等の熱源が送り込まれ（吹き込まれ）、この熱源によって内周面２３上に堆積する被処理物１０が直接加熱される（内熱式）。この熱源は、被処理物１０の供給口側から送り込むことも（並流式）、排出口側から送り込むことも（向流式）できる。また、炉本体２０内に熱風等を吹き込むことなく、例えば、炉本体２０の外周面上に外熱ジャケットを設け、この外熱ジャケットを電気ヒーター等で構成することにより、あるいは外熱ジャケット内に熱風や排ガス等を吹き込むことにより、内周面２３上に堆積する被処理物１０を間接的に加熱することもできる（外熱式）。
【００２１】
炉本体２０は、炉本体２０の外殻を構成する円筒状の外壁２１と、この外壁２１の内周面を覆う円筒状の内壁２２と、から主になる。外壁２１は、例えば、ステンレス、チタン等の耐熱性及び耐腐食性を有する金属で構成することができる。他方、内壁２２は、例えば、キャスタブル、煉瓦等の断熱性を有する耐火物で構成することができる。
【００２２】
内壁２２（炉本体２０）の内周面２３上には、炉本体２０の軸方向に間隔をおいて複数のリフター機構３０が備えられている。このリフター機構３０の間隔は、例えば、４０〜２００ｃｍとすることができる。各リフター機構３０は、炉本体２０（内壁２２）の内周面２３から突出するリフター（リフター本体）３１と、炉本体２０の回転方向に延びる帯状の帯材３２と、から主になる。
【００２３】
リフター３１は、炉本体２０の回転方向に間隔をおいて複数が並ぶように、帯材３２上に取り付けられている。リフター３１の配置間隔は、特に限定されないが、通常、４０〜２００ｃｍ、好ましくは６０〜１００ｃｍである。
【００２４】
各リフター３１は、図３及び図６から明らかなように、回転方向前面３３が、炉本体２０の軸方向（搬送方向）中央部が回転方向先方側に突出するへ字状とされている。回転方向前面３３がへ字状とされていることで、内周面２３上に堆積する被処理物１０の持ち上げ及び落下が防止され、被処理物１０の飛散が防止される。しかも、各リフター３１が炉本体２０の回転方向に間隔をおいて複数並んでいるため、炉本体２０の回転に伴って内周面２３上に堆積する被処理物１０に切り込みが入り、熱処理効率が向上する。
【００２５】
リフター３１の回転方向前面３３の軸方向中央部が、回転方向先方側にどの程度突出するかは特に限定されない。被処理物１０の性状や、飛散の程度、熱処理効率等の観点から適宜決定することができ、例えば、軸方向一方の面３３Ｌと軸方向他方の面３３Ｒとがなす角度α（図６の（ａ）参照）を３０〜９０°とすることができる。
【００２６】
他方、リフター３１の回転方向後面や後端部の形状は、特に限定されず、本形態においては、図６の（ａ）に示すように、後面も軸方向中央部が回転方向先方側に突出するへ字状とされている。この形態は、金属板等の折り曲げ加工のみによってリフター３１を製造することができ、製造コストを抑えることができる。ただし、図６の（ｂ）において符号３７で示すリフターのように、回転方向後面を平面とすることや、図６の（ｃ）において符号３８で示すリフターのように、回転方向後面を平面としつつ、後方に突出するように構成することもできる。
【００２７】
本形態において、回転方向に並ぶ複数のリフター３１は、図４に示すように、一部のリフター３１Ｂの突出長が他のリフター３１Ａの突出長よりも高くされている。これらリフター３１Ａ，３１Ｂの突出長は特に限定されるものではないが、上記一部のリフター３１Ｂの突出長が、内周面２３上に堆積する被処理物１０の堆積厚以上とされていると好適である。なお、図示例では、被処理物１０の堆積がラインＬ１までの場合は、一部のリフター３１Ｂの突出長が内周面２３上に堆積する被処理物１０の堆積厚未満であり、被処理物１０の堆積がラインＬ２までの場合は、一部のリフター３１Ｂの突出長が内周面２３上に堆積する被処理物１０の堆積厚以上であることになる。
【００２８】
一部のリフター３１Ｂの突出長を被処理物１０の堆積厚以上とすることにより、当該被処理物１０に、確実に切り込みが入るようになる。また、被処理物１０の堆積厚以上とするリフター３１を一部とすることにより、被処理物１０の飛散をより確実に防止することができる。
【００２９】
このような観点から、被処理物１０の堆積厚が１０〜５０ｃｍである場合においては、例えば、一部のリフター３１Ｂの突出長を２０〜６０ｃｍ、他のリフター３１Ａの突出長を１０〜５０ｃｍとすることができる。
【００３０】
一方、帯材３２は、図１に示すように、その長手方向が炉本体２０の回転方向に沿うように、内壁２２の内周面２３上に載せられている。帯材３２は、各リフター機構３０それぞれにおいて、１本とすることも、本形態のように回転方向に並ぶ複数本（図２の例では、４本。）とすることもできる。ただし、いずれの場合においても、帯材３２は、図２に示すように、一周にわたって繋がるものとされ、かつ、各帯材３２の両端部が留め具４０によって、耐火物で構成される内壁２２（２４）に固定されているのが好ましい。
【００３１】
各帯材３２の両端部が留め具４０によって内壁２２（２４）に固定されていることにより、各帯材３２に取り付けられたリフター３１の内周面２３上における（炉本体２０内における）配置が決定付けられる。この点、留め具４０は、例えば、ステンレス、チタン等の耐熱性及び耐腐食性を有する金属で構成され、耐火物で構成される内壁２２（２４）と熱膨張率が異なる。しかるに、帯材３２が一周にわたって繋がるものとされていると、帯材３２は、熱膨張によって炉本体２０の軸心を中心に内周面２３側に向かって広がるため（拡張するため）、内周面２３にいわば貼り付いた状態になる。したがって、たとえ留め具４０の内壁２２（２４）に対する固定が不安定になったとしても、リフター３１が内壁２２から落ちてしまうとの問題が生じない。
【００３２】
ここで、帯材３２が一周にわたって「繋がる」とは、一周にわたって完全に連続することのほか、各帯材３２が、他の部材、例えば、後述する留め具４０の横板４１等を介して連続することなども含む。要は、帯材３２が、熱膨張によって内周面２３に貼り付いた状態となるように、繋がっていればよい。
【００３３】
また、帯材３２の素材は、特に限定されるものではないが、熱膨張によって内周面２３に貼り付いた状態とするために、例えば、ステンレス、チタン等の耐熱性及び耐腐食性を有する金属で構成するのが好ましく、また、熱膨張率をリフター３１の熱膨張率と同じとするために、リフター３１と同様の素材で構成するのが好ましい。
【００３４】
留め具４０は、図５に示すように、一対のボルト孔４３が形成された平板状の横板４１と、この横板４１の中央部から設置状態において下方に延出する平板状の縦板４２とで、正面視Ｔ字状に構成されている。この留め具４０は、縦板４２を内壁２２に差し込むことによって固定することもできるが、本形態では、次のように固定している。
【００３５】
まず、留め具４０の設置部分（符号２４で示す部分）の内壁２２を削り出す。次に、当該削り出した部分（２４）に、留め具４０を配置する。この際、縦板４２の先端部を外壁２１の内周面に溶接等して固定すると好適である。この配置が終了したら、図５の（ｃ）に示すように、横板４２の両端部上に帯材３２の端部を配置し、帯材３２の端部に形成されたボルト孔（図示せず）及び横板４１に形成されたボルト孔４３に、ボルト５１を通し、ナット５２を締めて、留め具４０及び帯材３２を締結する。そして、内壁２２を削り出した部分（２４）を再度耐火物２４で埋め戻し、リフター機構３０の設置を終了する。
【００３６】
この点、本形態においては、前述したように帯材３２の熱膨張を利用してリフター３１の落下を防止するため、以上の留め具４０を外壁２１に固定する作業を省略することもできる。しかしながら、内壁２２と留め具４０とは熱膨張率が異なり、熱処理を繰り返すと留め具４０がぐらつく可能性があるため、より設備の耐久性を向上させるという観点から、留め具４０を外壁２１に固定するのが好適である。
【００３７】
また、例えば、帯材３２の熱膨張による伸縮が大きい場合等は、ボルト５１の破損防止等を目的として、帯材３２のボルト孔（図示せず）や横板４１のボルト孔４３を、帯材３２の延在方向（長手方向）に長い長孔とし、帯材３２の熱膨張による伸縮を吸収するように構成しておくと好適である。この点、横板４１のボルト孔を長孔とした場合を、図５の（ａ）に符号４３Ａで示している。なお、長孔４３Ａの長さ（帯材３２の延在方向の寸法）Ｌ３を、どの程度とするかは特に限定されず、例えば、帯材３２の熱膨張係数や熱処理温度等を考慮して適宜設計することができる。
【００３８】
（再生粒子の製造方法）
次に、本形態のリフター機構３０が備わるロータリーキルン炉４００，５００，６００を用いた再生粒子の製造方法について説明する。
図７に示すように、本形態の製造方法においては、製紙スラッジを主原料（５０質量％以上）とする被処理物１０から、再生粒子を製造する。
【００３９】
被処理物１０の主原料となる製紙スラッジは、例えば、パルプ等の繊維成分、澱粉や合成樹脂接着剤等の有機物、添料や塗工用顔料等の無機物などが利用されずに排水中へ移行したもの、パルプ化工程等で発生するリグニンや微細繊維、古紙由来の填料や印刷インキ、生物排水処理工程から生じる余剰汚泥などからなる。また、例えば、古紙パルプ製造工程において印刷インキ等を除去する脱墨工程や製紙用原料を回収して洗浄する洗浄工程に由来する固形成分等を含有していてもよい。
【００４０】
ただし、古紙パルプ製造工程においては、安定した品質の古紙パルプを連続的に生産するために、選定、選別を行った一定品質の古紙を使用する。そのため、古紙パルプ製造工程に持ち込まれる無機物の種類や比率、量等は、基本的に一定になる。しかも、本形態の再生粒子の製造方法において未燃率の変動要因となるビニールやフィルム等のプラスチック類が、古紙中に含まれていても、これらは脱墨フロスが生成される脱墨工程に至る前段階の例えば、パルパーやスクリーン、クリーナー等で除去される。したがって、工場排水工程や製紙原料調成工程等の他の工程で発生する製紙スラッジと比べて、脱墨フロスは、極めて安定した品質の再生粒子を製造するための被処理物１０の好適な原料となる。
【００４１】
被処理物１０は、脱水設備１００において、公知の脱水機等を用いて脱水する。ただし、この脱水は、例えば、スクリーンによって被処理物１０の水分率が７０〜９０％となるまで脱水し、次いで、スクリュープレスによって被処理物１０の水分率が３０〜５０％となるまで脱水するというように、多段で行うのが好ましい。被処理物１０の脱水を多段で行うことで、急激な脱水が避けられ、無機物の流出を抑制することができ、しかも、被処理物１０のフロックが硬くなり過ぎるのを防止することができる。
【００４２】
ここで被処理物１０の「水分率」は、定温乾燥機を用い、当該乾燥機内に試料（被処理物）を静置し、約１０５℃で６時間以上保持することで質量変動を認めなくなった時点を乾燥後質量とし、下記式にて乾燥前後の質量測定結果より算出した値である。
水分率（％）＝（乾燥前質量−乾燥後質量）÷乾燥前質量×１００
【００４３】
脱水後の被処理物１０は、熱処理設備において熱処理するに先立って、破砕機２００で破砕すると好適である。この破砕は、被処理物１０の平均粒子径が２．５〜１２．５ｍｍとなるように、好ましくは２．５〜７．０ｍｍとなるように、より好ましくは２．５〜４．０ｍｍとなるように行う。被処理物１０の平均粒子径が２．５ｍｍを下回ると、後段の熱処理において過剰な熱処理が生じ易くなる。他方、被処理物１０の平均粒子径が１２．５ｍｍを上回ると、被処理物１０を表面部から芯部まで均一に熱処理するのが困難になる。
【００４４】
ここで被処理物１０の「平均粒子径」は、目穴の異なる篩で篩い分けを行い、各篩い分けを行った試料（被処理物）の質量を測定し、この測定値の合計値が全体の５０質量％に相当する段階における篩の目穴の大きさであり、ＪＩＳ Ｚ ８８０１‐２：２０００に基づき、金属製の板ふるいを用いて測定した値である。
【００４５】
破砕機２００で破砕した含水物１０は、熱処理設備において乾燥、熱分解、燃焼等の熱処理を行う。この熱処理は、１つの装置で連続的に行うこともできるが、乾燥と他の熱処理とは、各別の装置で行うのが好ましい。本形態では、１台の乾燥装置３００と、３台の他の熱処理装置４００，５００，６００が備わる。
【００４６】
被処理物１０を乾燥する乾燥装置３００としては、例えば、ストーカー炉、流動床炉、サイクロン炉、キルン炉等の公知の乾燥装置を用いることができる。ただし、本形態においては、含水物１０を熱気流に同伴させて乾燥する「気流乾燥装置」を用いるのが好ましい。気流乾燥装置を用いると、被処理物１０が、乾燥されるのと同時に、圧縮力が加えられることなく大きな分散力（被処理物１０を分散させる力）をもって分散されるため、被処理物１０が全体にわたって均一に乾燥され、しかも本乾燥処理の後段で行う他の熱処理がより均一かつ確実に行われるようになり、品質が均一化した再生粒子を安定的に製造することができるようになる。なお、気流乾燥装置としては、例えば、新日本海重工業社製の商品名：クダケラ等の装置を例示することができる。
【００４７】
本形態において、被処理物１０を乾燥するための温度は、特に限定されず、例えば、２００〜６００℃、好ましくは３００〜５００℃、より好ましくは３００〜４００℃とすることができる。被処理物１０は、脱水され、更に破砕されているため、わずか１〜３秒で水分率０〜５％になるまで、より好ましくは水分率０〜３％になるまで、特に好ましくは水分率０〜１％になるまで乾燥される。また、被処理物１０は、水分が蒸発した次の瞬間には乾燥装置から排出されるため、意図しない有機物の熱分解・燃焼等の熱処理が生じるおそれもない。なお、被処理物１０の「水分率」は、前述したとおりである。
【００４８】
乾燥後の被処理物１０は、本形態のロータリーキルン炉４００，５００，６００を用いて、熱分解、燃焼等の熱処理をする。この熱処理は、１つのロータリーキルン炉で行うこともできるが、直列的に設けられた２つのロータリーキルン炉で行うのが好ましく、本形態のように、直列的に設けられた３つのロータリーキルン炉４００，５００，６００で行うのがより好ましい。
【００４９】
また、３つのロータリーキルン炉４００，５００，６００に分けて熱処理する場合は、炉本体内の温度が順に高くなるように制御するのが好ましく、第１のロータリーキルン炉４００において２５０〜３７０℃、第２のロータリーキルン炉５００において３６０〜４００℃、第３のロータリーキルン炉６００において５５０〜７８０℃となるように温度制御するのがより好ましい。これは、以下の理由からである。
【００５０】
すなわち、被処理物１０の主原料となる製紙スラッジは、各種有機物（有機成分）を含有し、この有機物のなかには、紙由来の２２０℃近傍で発熱量のピークをもつアクリル系有機物、３２０℃近傍で発熱量のピークをもつセルロース、４２０℃近傍で発熱量のピークをもつスチレン系有機分が含まれる。これらの有機分を他の有機分と一緒に熱処理して除去しようとすると、２００〜３００℃で熱分解される有機分が発火、過燃焼するため、熱処理制御が困難となり、白色度の低下のみならず、ゲーレナイトやアノーサイト等の硬質物質の生成をまねく。そこで、まず、第１のロータリーキルン炉４００において、所定の高発熱量成分（アクリル系有機物及びセルロース）を被処理物１０から熱処理除去し、もって過燃焼を抑え、硬質物質の生成を抑制する。また、第１のロータリーキルン炉４００において被処理物１０に含まれるアクリル系有機物及びセルロースを熱分解ガス化し、第２のロータリーキルン炉５００において被処理物１０に含まれるスチレン系有機物を熱分解ガス化することで、得られる再生粒子の品質安定化、白色度向上に対する寄与が大きく、均一かつ安定的に再生粒子を得ることができる。そして、第３のロータリーキルン炉６００においては、被処理物１０に含まれる残カーボン等を含む有機物が、効率良く熱処理除去され、また、過燃焼によって生じる硬質物質の生成が抑えられる。なお、セルロースの熱分解ガスの発火温度はスチレンの熱分解温度を下回るため、第１のロータリーキルン炉４００においてセルロースを熱分解除去してしまい、スチレンは第２のロータリーキルン炉５００において熱分解するのが好適である。
【００５１】
第１〜第３のロータリーキルン炉４００，５００，６００としては、ストーカー炉、流動床炉、サイクロン炉等を用いることも考えられるが、横型ロータリーキルン炉を用いるのが好ましい。特に本形態のリフター機構３０が備わるロータリーキルン炉によれば、被処理物１０の飛散が防止されるため、得られる再生粒子が極めて均質なものとなり、しかも、歩留りが向上する。
【００５２】
ロータリーキルン炉は、熱処理効率を重視して内熱式とすることも、熱処理制御の容易性を重視して外熱式とすることもできるが、図示例のように、第１のロータリーキルン炉４００及び第２のロータリーキルン炉５００は外熱ジャケット２９等が備わる外熱式とし、第３のロータリーキルン炉６００は内壁２２を有する内熱式とするのが好ましい。第１及び第２のロータリーキルン炉４００，５００が熱処理の対象とする被処理物１０は、アクリル系有機物や、セルロース、スチレン系有機物等の高発熱量成分を含むため、被処理物１０が発火し易い状態にある。したがって、炉本体内は低酸素濃度であるのが好ましく、外熱式のロータリーキルン炉が好適に用いられる。他方、第３のロータリーキルン炉６００が熱処理の対象とする被処理物１０は、高発熱量成分を含まないため、被処理物１０が発火し難い状態にあり、また、相対的に高温で熱処理するため、内熱式のキルン炉が好適に用いられる。
【００５３】
ロータリーキルン炉４００，５００，６００において熱処理された被処理物１０は、平均粒子径が１５．０μｍ以下となるように、好ましくは０．１〜１０．０μｍとなるように、より好ましくは１．０〜５．０μｍとなるように粉砕することができる。
【００５４】
この粉砕後の被処理物１０の平均粒子径は、試料（被処理物）のスラリーをレーザー回折方式の粒度分布径（型番：ＳＡ−ＬＤ−２２００、島津製作所製）を用いて測定した体積平均粒子径（Ｄ５０）である。
【００５５】
本形態において、被処理物１０の粉砕方法は特に限定されず、例えば、ジェットミルや高速回転式ミル等の乾式粉砕機、アトライター、サンドグラインダー、ボールミル等の湿式粉砕機などを用いることができる。
【００５６】
この粉砕を行った被処理物１０は、好適には凝集体であり、冷却機等において冷却した後、振動篩機等の粒径選別機により選別をし、再生粒子としてサイロに一時貯留し、適宜製紙用の添料や顔料等の用途先に仕向けることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、ロータリーキルン炉、及びこのロータリーキルン炉を使用した再生粒子の製造方法として適用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１０…被処理物、２０…炉本体、２１…外壁、２２…内壁、２３…内周面、２４…耐火物、３０…リフター機構、３１，３７，３８…リフター（本体）、３２…帯材、４０…留め具、４１…横板、４２…縦板、４３…ボルト孔、５１…ボルト、５２…ナット、１００…脱水設備、２００…破砕機、３００…乾燥装置、４００，５００，６００…ロータリーキルン炉。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸回りに回転する炉本体と、この炉本体の内周面から突出するリフターと、を有するロータリーキルン炉であって、
前記リフターが、前記炉本体の回転方向に間隔をおいて複数並び、
各リフターの回転方向前面が、前記炉本体の軸方向中央部が回転方向先方側に突出するへ字状とされている、
ことを特徴とするロータリーキルン炉。
【請求項２】
前記回転方向に並ぶ複数のリフターは、一部のリフターの突出長が他のリフターの突出長よりも高くされ、
前記一部のリフターの突出長が、前記炉本体の内周面上に堆積する被処理物の堆積厚以上とされている、
請求項１記載のロータリーキルン炉。
【請求項３】
前記炉本体の内周面が耐火物で構成され、
この耐火物上に前記炉本体の回転方向に延びる帯材が載せられ、この帯材上に前記各リフターが取り付けられており、
前記帯材は、１本が又は回転方向に並ぶ複数本が、一周にわたって繋がるものとされ、かつ、各帯材の両端部が留め具で前記耐火物に固定されている、
請求項１又は請求項２記載のロータリーキルン炉。
【請求項４】
製紙スラッジを主原料とする被処理物を、脱水及び熱処理して再生粒子を製造する方法であって、
前記熱処理手段として、請求項１〜３のいずれか１項に記載のロータリーキルン炉を使用する、
ことを特徴とする再生粒子の製造方法。
【請求項１】
軸回りに回転する炉本体と、この炉本体の内周面から突出するリフターと、を有するロータリーキルン炉であって、
前記リフターが、前記炉本体の回転方向に間隔をおいて複数並び、
各リフターの回転方向前面が、前記炉本体の軸方向中央部が回転方向先方側に突出するへ字状とされている、
ことを特徴とするロータリーキルン炉。
【請求項２】
前記回転方向に並ぶ複数のリフターは、一部のリフターの突出長が他のリフターの突出長よりも高くされ、
前記一部のリフターの突出長が、前記炉本体の内周面上に堆積する被処理物の堆積厚以上とされている、
請求項１記載のロータリーキルン炉。
【請求項３】
前記炉本体の内周面が耐火物で構成され、
この耐火物上に前記炉本体の回転方向に延びる帯材が載せられ、この帯材上に前記各リフターが取り付けられており、
前記帯材は、１本が又は回転方向に並ぶ複数本が、一周にわたって繋がるものとされ、かつ、各帯材の両端部が留め具で前記耐火物に固定されている、
請求項１又は請求項２記載のロータリーキルン炉。
【請求項４】
製紙スラッジを主原料とする被処理物を、脱水及び熱処理して再生粒子を製造する方法であって、
前記熱処理手段として、請求項１〜３のいずれか１項に記載のロータリーキルン炉を使用する、
ことを特徴とする再生粒子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２５２６５０（Ｐ２０１１−２５２６５０Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２６０７５（Ｐ２０１０−１２６０７５）
【出願日】平成２２年６月１日（２０１０．６．１）
【出願人】（３９００２９１４８）大王製紙株式会社 (2,041)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１日（２０１０．６．１）
【出願人】（３９００２９１４８）大王製紙株式会社 (2,041)
【Ｆターム（参考）】
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