CN102893113A - 回转窑及金属回收方法 - Google Patents
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Abstract
一种回转窑,其特征在于,其具备:对含有金属的被处理物进行燃烧处理的回转炉、经由连接部与所述回转炉连接并从在所述回转炉中经燃烧处理的所述被处理物的熔融物中通过利用电的加热处理来分离金属的电炉、和向所述电炉供给还原剂的还原剂供给机构。
Description
技术领域
本发明涉及能够从被处理物中回收金属的回转窑及使用了该回转窑的金属回收方法。
背景技术
作为以往的回转窑,已知有具备对含有金属的被处理物进行燃烧处理的回转炉(例如,参照专利文献1)。该回转窑通过使家电等的基板在回转炉内边回转边燃烧而使其熔融,使熔融物由回转炉的出口落入熔渣冷却装置。熔渣冷却装置通过将熔融物用水冷却并进行破碎,从而形成碎块。该碎块通过磁选矿装置等,分成金属的碎块和熔渣的碎块。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-139009号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而,在以往的回转窑中,必须将一次熔融的被处理物冷却,将碎块搬送至其它装置并将金属与熔渣分开,是低效的。此外,必须将一次加热的被处理物冷却,从能量效率的方面考虑,也必须改善。进而,在上述那样的磁选矿法中,金属的回收率存在限度,有时无法从被处理物中充分地回收金属。根据以上情况,要求从被处理物中高效地回收金属,同时提高回收率。
因此,本发明的目的在于,提供一种能够从被处理物中高效地回收金属、同时能提高回收率的回转窑。
用于解决问题的方法
回转窑具备对含有金属的被处理物进行燃烧处理的回转炉、经由连接部与回转炉连接并从在回转炉中经燃烧处理的被处理物的熔融物中通过利用电的加热处理来分离金属的电炉、和向电炉供给还原剂的还原剂供给机构。
根据该回转窑,电炉能够从在回转炉中经燃烧处理的被处理物的熔融物中通过利用电的加热处理进一步分离金属。由此,能够回收被处理物的熔融物中含有的金属。此外,由于电炉与回转炉经由连接部而连接,所以被处理物在回转炉中经燃烧处理后,不需要冷却工序或向下一处理装置移动的工序等,立即作为熔融物投入到电炉中。因此,能够高效地进行从被处理物中回收金属。进而,由于不需要将从回转炉排出的被处理物的熔融物进行冷却的工序,所以能够将回转炉中的由燃烧处理产生的热有效利用于电炉中的加热处理,能够提高能量效率。此外,由于还原剂供给机构能够向电炉中供给还原剂,所以可以通过使电炉内的熔融物中包含的金属氧化物进行还原反应,回收更多的金属。根据以上情况,可以高效地从被处理物中回收金属,同时提高回收率。
此外,在回转窑中,电炉也可以配置在回转炉的出口的下方,投入与连接部非接触地落下的被处理物。在回转炉中经燃烧处理而排出的被处理物的熔融物不与连接部接触,直接落到下方而投入电炉中。例如,在从回转炉中排出的熔融物沿连接部的内壁投入到电炉中的情况下,熔融物的热被连接部的内壁夺走,导致固化、附着。另一方面,根据本发明所述的回转窑,能够将回转炉中的由燃烧处理产生的热不被其它构件夺走地向电炉中供给。由此,用于金属回收的能量效率进一步提高。
此外,在回转窑中,电炉具备投入被处理物的熔融物的投入部、将被处理物的熔融物通过电进行加热处理的电极、和将被处理物的熔融物排出的电炉用排出口,投入部、电极、及电炉用排出口可以在规定的方向上按投入部、电极、电炉用排出口的顺序配置。由此,从投入部投入到电炉中的被处理物的熔融物在从电极附近通过被充分加热而分离出金属后,从电炉用排出口排出。由此,金属的回收效率提高。
此外,在回转窑中,电炉配置在回转炉的出口的下方,从回转炉的回转轴线方向看的情况下,也可以配置在回转炉的回转方向的下游侧。由于经燃烧处理的被处理物的熔融物在回转炉回转的状态下排出,所以在回转炉的出口处,相比回转轴线的正下方的位置从回转方向的下游侧的位置落下。由于电炉配置在回转方向的下游侧,所以连接部也成为与该电炉的位置匹配的构成。由此,尽管因回转而落下位置发生偏移,被处理物的熔融物也能够在不与连接部的内壁等接触的情况下向电炉中投入。
此外,在回转窑中,回转炉也可以具有将通过燃烧处理从被处理物中分离的金属经由周面壁而排出的回转炉用排出口。由此,也能够将在回转炉中的燃烧处理的阶段中分离的纯度高的金属在投入电炉的前阶段从回转炉用排出口回收。
金属回收方法使用上述的回转窑,从含有金属的被处理物中回收金属。通过使用上述的回转窑,可以从被处理物中高效地回收金属,同时提高回收率。
此外,在金属回收方法中,具体而言,将Au、Ag、Cu、Pd、Pb、Sn中的任一种作为金属回收。此外,在本发明所述的金属回收方法中,作为含有金属的被处理物,以废电子基板、电线废料、或将铜、金、银中的任一种熔炼时的熔渣作为原料。
发明的效果
根据本发明,能够从被处理物中高效地回收金属,同时提高回收率。
附图说明
图1是表示一实施方式涉及的回转窑的构成的简略截面图。
图2是表示电炉的简略的构成的截面图。
图3是沿图2所示的III-III线的截面图。
图4是沿图2所示的IV-IV线的截面图。
图5是表示从由回转炉投入到由熔渣排出口排出为止的期间电炉内的熔渣的浓度与滞留时间的关系的图表。
图6是关于表示回转窑的效果的实验结果的表。
具体实施方式
以下,参照所附附图,对本发明的优选的实施方式进行详细说明。
图1是表示本发明的实施方式涉及的回转窑的构成的简略截面图。如图1所示那样,回转窑1具备回转炉2、二次燃烧室3、衔接滑槽(连接部)4和电炉6。回转窑1是使用回转炉2和电炉6将含有金属的被处理物W分离成熔渣和金属,并将金属回收的装置。含有金属的被处理物W例如为家电等的基板、或电线废料、铜金银渣等。此外,它们中含有的金属、即能够通过本实施方式涉及的回转窑1回收的金属是Cu、Au、Ag、Pb、Sn或Pd等。
回转炉2通过将被处理物W进行燃烧处理而使其熔融。回转炉2呈圆筒状,其内壁用耐火材料内衬。回转炉2可以通过来自燃烧器10的热风,将被处理物W在1400~1500℃下进行燃烧处理。该回转炉2被在基座上固定的支撑部(未图示)可回转地支撑,同时通过驱动装置进行回转。该回转炉2使回转轴线倾斜地设置,由此,边使投入回转炉2内的被处理物W燃烧,边使其从较高侧的入口2a向较低侧的出口2b流动。在回转炉2的入口2a侧设置用于投入被处理物W的投入滑槽7和用于将投入的被处理物W推入回转炉2中的投入推料机8。在本实施方式涉及的回转窑1中,不需要进行利用加入添加剂等的成分调整。由于不进行成分调整,所以可防止熔渣S的增加。为了防止耐火材料的损伤,通过将回转炉2进行水膜冷却来保护。本实施方式涉及的回转窑1的燃烧处理温度为1400~1500℃的高温,耐火材料的损伤大,通过加入添加剂等进行成分调整来降低被处理物W的熔融点也是有效的方法,但这种情况下,熔渣S增加。因此,尽可能在不使用添加剂的情况下使其燃烧,耐火材料通过将回转炉2进行水膜冷却来保护。
在回转炉2中,经燃烧处理的被处理物W的熔融物通过比重差分离成熔渣S和金属M1。此外,被处理物W中的可燃物被热分解而气化。从被处理物W中分离出的金属M1变成熔融状态或半熔融状态而积存在下层侧。熔融的金属M1的表面被充分量的熔渣覆盖。由此,可防止熔融的金属M1的氧化。回转炉2按照能够通过放液(tapping)法将熔融的金属M1经由圆筒状的周面壁2c取出的方式构成。具体而言,回转炉2具有能够将积存在回转炉2的底部的熔融的金属M1经由周面壁2c落到下方而排出的放液用喷嘴(排出口)9。放液用喷嘴9安装在回转炉2的周面壁2c上。具体而言,利用回转炉2持续规定时间熔融运转后,在放液用喷嘴9配置在规定位置(底部以外的位置)的时刻使回转炉2停止,打开放液用喷嘴9。之后,将回转炉2的回转重新启动,通过将放液用喷嘴9配置在底部的位置而钻入熔融的金属M1的部分中。由此,金属M1通过自重经由放液用喷嘴9排出,浇铸到铸模等造锭装置中而被冷却。若金属M1的排出结束,则熔渣S也由放液用喷嘴9排出,所以在确认到该熔渣S的排出的时刻将回转炉2的回转重新启动,打开放液用喷嘴9。通过重复这样的动作,可以选择地回收在回转炉2内分离的金属M1。另外,从回转炉2投入电炉6中的熔融物中,不仅包含熔渣S,也可以包含一部分或全部在回转炉2中没有回收完的金属M1。
二次燃烧室3通过使回转炉2内产生的气体进一步燃烧,例如可以将二噁英或恶臭物质等分解,供给到排气处理设备中。二次燃烧室3与回转炉2的出口2b连接。在二次燃烧室3中,在回转炉2的出口2b附近安装有二次燃烧用的燃烧器11,并且在更上方安装有供给尿素、空气、SCC温调水(也称作“SCC温度调节水”)的供给装置或搅拌鼓风机。
衔接滑槽4是连接回转炉2与电炉6的衔接通路。衔接滑槽4按照从二次燃烧室3的下侧向下方延伸的方式设置,与该二次燃烧室3连通。构成衔接滑槽4的壁面部按照从回转炉2的出口2b排出的熔渣S不与内壁面接触的方式进行了位置的调整。通过这样的构成,熔渣S与衔接滑槽4的内壁面非接触地在该衔接滑槽4内垂直(或者,根据回转炉2的回转力或该回转炉2内的流速,具有规定的角度)落下而投入到电炉6中。由于熔渣S不与衔接滑槽4接触,所以熔渣S的热在不被衔接滑槽4的壁面部夺走、或不发生附着固化的情况下供给到电炉6内。在衔接滑槽4上安装有燃烧器12。该燃烧器12是熔渣S在衔接滑槽4中堵塞时、或熔渣S附着在衔接滑槽4的壁面上的情况下的紧急用的熔融机构。即,在熔渣S堵塞的情况下等进行加热而使其熔融、落下。
电炉6经由衔接滑槽4与回转炉2连接,从在回转炉2中经燃烧处理的被处理物W的熔融物中通过利用电的加热处理分离出金属。本实施方式中,可以将在回转炉2内分离的熔渣S中残留的金属回收。电炉6是电阻加热炉,具备使熔融物滞留并从熔渣S中分离出金属M2的槽20、和利用电对熔渣S进行加热的电极21A、21B、21C。在槽20内,在下侧形成熔融的金属M2的层,在上侧形成熔融的熔渣S的层。此外,在电炉6上,经由供给管线22B连接有向电炉6内供给作为还原剂的焦炭的焦炭供给装置22A。作为还原剂,除了焦炭以外,可以使用煤炭、废碳。此外,电炉6经由金属回收管线23将槽20内的金属M2排出,经由熔渣回收管线24将槽20内的熔渣S排出。这样的电炉6与将滞留的熔渣S通过燃烧器等进行加热的情况相比,能够以良好的热效率进行加热。
从回转炉2的出口2b投入的熔渣S中作为金属微粒或金属氧化物含有数%的金属成分。电炉6利用电极21A、21B、21C彼此之间的焦耳热使熔渣S中的金属成分熔融,作为熔融的金属M2分离出。此时,通过利用从焦炭供给装置22A供给的焦炭的还原效果,熔渣S中所含的金属氧化物被还原,可以作为金属M2而回收。通过在电炉6的槽20中以保温在1400~1500℃的状态滞留3~6小时,可以将熔渣S中的金属成分几乎全部量作为金属M2而回收。
接着,参照图2、图3及图4,对回转窑1中的电炉6及其周边的构成更详细地进行说明。图2是表示电炉6的简略的构成的截面图。图3是沿图2所示的III-III线的截面图。图4是沿图2所示的IV-IV线的截面图。如图2、图3、图4所示那样,电炉6的槽20具备用于滞留熔渣S及金属M2的滞留部31、和盖住该滞留部31的上侧的盖部32。从上方看的情况下,槽20呈长圆状的形状,被滞留部31的部内侧面31b包围的部分也呈长圆状的形状。此外,滞留部31的底面31a向金属排出口33及熔渣排出口34侧倾斜。
在槽20的盖部32的上面壁32a上,形成有与衔接滑槽4连结的投入部35。通过将该投入部35与衔接滑槽4的下端部4a固定,从而衔接滑槽4与电炉6的槽20的内部连通。投入部35及衔接滑槽4配置在槽20的长圆形状中的一端侧。即,从回转炉2落下的熔渣S向槽20的长圆形状中的一端侧投入。
槽20的滞留部31具备将槽20内的金属M2排出的金属排出口33、和将槽20内的熔渣S排出的熔渣排出口34。金属排出口33及熔渣排出口34配置在槽20的长圆形状中的另一端侧。即,滞留在槽20内的熔渣S及金属M2从槽20的长圆形状中的另一端侧排出。金属排出口33与下侧的金属M2的层的高度匹配,通过贯穿滞留部31的侧面壁而形成,与金属回收管线23连接。熔渣排出口34与上侧的熔渣S的层的高度匹配,通过在比金属排出口33高的位置处贯穿滞留部31的侧面壁而形成,与熔渣回收管线24连接。另外,从上方看,金属排出口33和熔渣排出口34按照错开的方式配置。
在槽20的盖部32的上面壁32a中,分别插入有沿上下方向延伸的电极21A、21B、21C。电极21A、21B、21C配置在投入部35与金属排出口33及熔渣排出口34之间,沿从槽20的长圆形状的一端侧向着另一端侧的方向D1按电极21A、电极21B、电极21C的顺序以直线状排列(参照图4)。
这里,如图3所示那样,回转炉2内的熔渣S在回转炉2回转的状态下落下。因此,熔渣S在回转炉2的底部,在与回转轴线CL的正下方的位置相比位于回转方向的下游侧的位置落下。即,图3中在回转炉2沿逆时针回转的情况下,熔渣S在靠纸面右侧的位置落下。与这样的熔渣S的落下位置的偏移一致,按照熔渣S能够与内壁面非接触地落下的方式,设定电炉6的位置及衔接滑槽4的构成。具体而言,从回转轴线方向CL看的情况下,电炉6配置在回转炉2的回转方向的下游侧。与电炉6的位置相匹配,衔接滑槽4的下端部4a也配置在回转炉2的回转方向的下游侧。即,电炉6及衔接滑槽4的下端部4a与回转轴线CL相比,配置在图3中的靠纸面右侧。
接着,对如上所述构成的回转窑1中的熔渣及该分离的金属的流路进行说明。首先,向投入滑槽投入的被处理物W通过投入推料机8向回转炉2中推入。被处理物W通过燃烧器10的热风在回转炉内进行燃烧处理。通过该燃烧处理,被处理物W发生熔融,分离成熔渣S的层和金属M1的层。下层侧的金属M1从放液用喷嘴9回收。上层侧的熔渣S从回转炉2的出口落下,在不与衔接滑槽4的内壁等接触的情况下,经由投入部35投入到电炉6中。从滞留在槽20内的熔渣S中,通过利用电极21A、21B、21C中的电的加热处理,分离出金属M2。此外,通过熔渣S中所含的金属氧化物的利用焦炭的还原反应,分离出更多的金属M2。分离的金属M2积存在槽20的底侧。分离的金属M2从金属回收管线23回收,除去了金属成分的熔渣S从熔渣回收管线24回收。另外,从投入部35投入的熔渣S在槽20内的滞留时间、即从熔渣S经由投入部35落下时开始到该熔渣S被排出为止的时间为3~6小时。该滞留时间通过投入量、排出量及槽20的容积来调整。
接着,对本实施方式涉及的回转窑1的作用和效果进行说明。
在本实施方式涉及的回转窑1中,电炉6可以从在回转炉2中经燃烧处理的被处理物W的熔融物(本实施方式中为熔渣S)中通过利用电的加热处理进一步分离出金属。由此,能够将被处理物W的熔融物即熔渣S中含有的金属回收。此外,由于电炉6经由衔接滑槽4与回转炉2连接,所以在被处理物W在回转炉中经燃烧处理而成为熔渣S后,不需要冷却工序或向下一处理装置移动的工序等,立即向电炉6中投入。因此,能够高效地进行从被处理物W中回收金属。进而,由于不需要将从回转炉2排出的熔渣S进行冷却的工序,所以能够将回转炉2中的由燃烧处理产生的热有效利用于电炉6中的加热处理,能够提高能量效率。此外,由于焦炭供给装置22A能够向电炉6中供给作为还原剂的焦炭,所以通过使电炉6内的熔渣S中所含的金属氧化物进行还原反应,能够回收更多的金属。根据以上情况,能够高效地从被处理物W中回收金属,并且提高回收率。
此外,在本实施方式涉及的回转窑1中,电炉6配置在回转炉2的出口2b的下方,投入与衔接滑槽4非接触地落下的熔渣S。在回转炉2中经燃烧处理而排出的熔渣S在不与衔接滑槽4接触的情况下,直接落到下方而投入电炉6中。例如,在从回转炉2排出的熔渣S沿衔接滑槽4的内壁向电炉6中投入的情况下,熔渣S的热被衔接滑槽4的内壁夺走,导致固化附着。另一方面,根据本实施方式涉及的回转窑1,能够将回转炉2中的由燃烧处理产生的热在不被其它构件夺走、或没有因固化附着导致的故障的情况下向电炉6中供给。由此,用于金属回收的能量效率或运转率进一步提高。
此外,在本实施方式涉及的回转窑1中,投入部35、电极21A、21B、21C和金属排出口33及熔渣排出口34向着图4所示的方向D1按该顺序配置。由此,从投入部35投入到电炉6中的熔渣S被电极21A、21B、21C充分地加热而分离出金属M2后,从熔渣排出口34排出。由此,金属M2的回收效率提高。
此外,在本实施方式涉及的回转窑1中,电炉6配置在回转炉2的出口2b的下方,从回转炉2的回转轴线CL方向看的情况下,配置在回转炉2的回转方向的下游侧。经燃烧处理的被处理物W的熔融物即熔渣S由于在回转炉2回转的状态下被排出,所以在回转炉2的出口2b处,相比回转轴线CL的正下方的位置从回转方向的下游侧的位置落下。电炉6由于配置在回转方向的下游侧,所以衔接滑槽4也成为与电炉6的位置匹配的构成。由此,尽管因回转而落下位置发生偏移,熔渣S也能够在不与衔接滑槽4的内壁等接触的情况下向电炉6中投入。
此外,在本实施方式涉及的回转窑1中,回转炉2优选具有将通过燃烧处理从被处理物W中分离的金属经由周面壁2c排出的放液用喷嘴9。由此,还能够将在回转炉2中的燃烧处理的阶段中分离的纯度高的金属在向电炉6中投入的前阶段从放液用喷嘴9中回收。本实施方式中,在回转炉2内被回收的金属M1中贵金属浓度高,在电炉6中被分离的金属M2由于通过还原效果而熔渣S中的铁成分也发生还原,所以贵金属浓度变低。因此,根据本实施方式涉及的回转窑1,放液用喷嘴9将杂质少的品质高的金属回收,电炉6将在回转炉2内未回收完的金属尽可能多地回收,可以如此分开使用。
以下,对本发明的实施例进行说明。图6(a)所示的表1表示从本发明涉及的被处理物W中由回转炉2的放液用喷嘴9回收的金属M1和由电炉6回收的金属M2的金属浓度与回收率的实验结果。
表1中记载的值基于通过3天的作业得到的成果物的整体的质量,表示通过本发明涉及的回转窑1的电炉6来回收金属的情况下的实验中得到的物料平衡。图5是表示从由回转炉2投入到由熔渣排出口34排出为止的期间的电炉6内的熔渣S的浓度与滞留时间的关系的图表。图5以被处理物W中所含的金属中Cu的浓度为例来表示。图5中,A所示的部分表示刚从回转炉2的出口2b落下而投入到电炉6中的熔渣S的Cu浓度。另一方面,图5中,B所示的部分表示即将从电炉6排出之前的熔渣S的Cu浓度。如图5所示那样,刚投入后的熔渣S的Cu浓度为4~5%左右,与此相对,随着滞留时间的经过Cu浓度缓慢降低(即,正在进行熔渣S中相当于该Cu浓度降低部分的Cu的分离),通过2~4小时炉内处理,Cu浓度达到1%以下。图6(b)所示的表2表示金属主要元素的含有率和回收率与以往方法的比较。图6(c)所示的表3是进行用于得到与实施例同样的回收率的操作时的能量消耗。将上层侧的熔渣S从回转炉2的出口落下并经由投入部35投入到炉中时的所需能量在本发明中用电炉和煤气燃烧器变更了热源的情况、与以往方法中将排出的熔渣S冷却并凝固后在电炉中再熔化的情况进行了比较。这样,通过使用与回转炉2连结的电炉6,能够达成前所未有的高的能量效率,同时大大提高金属的回收效率。另外,也可以通过调整熔渣S的投入量和排出量,在相比图5的B所示的位置更早的阶段将熔渣S排出。
本发明并不限定于上述的实施方式。
例如,在上述的实施方式中,通过放液用喷嘴9来回收在回转炉2内分离的金属M1,但也可以没有该放液用喷嘴9,将被处理物W的熔融物全部投入到电炉6中。
此外,电炉6的形状、或投入部35、电极21、电极21A、电极21B、电极21C、熔渣排出口34及金属排出口33的配置位置并不限定于实施方式所示的那样。
此外,在上述的实施方式中,作为特别优选的例子,形成为从回转炉2排出的熔融物在不与装置中的任一内壁面接触的情况下向电炉6中投入的构成,但也可以是接触那样的构成。
产业上的可利用性
本发明能够利用于回转窑及使用了该回转窑的金属回收方法。
符号说明
1…回转窑、2…回转炉、4…衔接滑槽(连接部)、9…放液用喷嘴(回转炉用排出口)、22A…焦炭供给装置(还原剂供给机构)、21A、21B、21C…电极、22B…供给管线(还原剂供给机构)、33…金属排出口(电炉用排出口)、34…熔渣排出口(电炉用排出口)、35…投入部、W…被处理物、S…熔渣(被处理物的熔融物)、M1,M2…金属(被处理物的熔融物)。
Claims (8)
1.一种回转窑,其特征在于,其具备:
对含有金属的被处理物进行燃烧处理的回转炉、
经由连接部与所述回转炉连接并从在所述回转炉中经燃烧处理的所述被处理物的熔融物中通过利用电的加热处理来分离金属的电炉、和
向所述电炉供给还原剂的还原剂供给机构。
2.根据权利要求1所述的回转窑,其特征在于,所述电炉配置在所述回转炉的出口的下方,投入与所述连接部非接触地落下的所述被处理物的所述熔融物。
3.根据权利要求1或2所述的回转窑,其特征在于,所述电炉具备:
投入所述被处理物的所述熔融物的投入部、
对所述被处理物的所述熔融物通过电进行加热处理的电极、和
排出所述被处理物的所述熔融物的电炉用排出口,
所述投入部、所述电极及所述电炉用排出口在规定的方向上按所述投入部、所述电极、所述电炉用排出口的顺序配置。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的回转窑,其特征在于,所述电炉配置在所述回转炉的出口的下方,
从所述回转炉的回转轴线方向看的情况下,配置在所述回转炉的回转方向的下游侧。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的回转窑,其特征在于,所述回转炉具有将通过燃烧处理从所述被处理物中分离的金属经由周面壁排出的回转炉用排出口。
6.一种金属回收方法,其使用权利要求1~5中任一项所述的回转窑,从含有金属的被处理物中回收金属。
7.根据权利要求6所述的金属回收方法,其中,将Au、Ag、Cu、Pd、Pb、Sn中的任一种作为金属回收。
8.根据权利要求6或7所述的金属回收方法,其中,作为含有金属的所述被处理物,以废电子基板、电线废料、或将铜、金、银中的任一种熔炼时的熔渣作为原料。
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