JP2001316738A - テルミット剤貯溜装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動運転化率を高めることができるテルミッ
ト剤貯溜装置を提供すること 【解決手段】 前記テルミット剤貯溜装置１は、混合前
の金属酸化物とアルミニウムを別々に分離して貯溜する
第１，第２の貯溜部２，３と、前記金属酸化物とアルミ
ニウムの混合の比率を設定する混合比設定部４と、該設
定部４により混合比が設定された金属酸化物とアルミニ
ウムを攪拌する攪拌部５と、該攪拌部５を開閉するゲー
ト部６と、攪拌により生成されたテルミット剤を一時的
に貯溜し、流下させるホッパー７と、熔融炉等に定量の
テルミット剤を供給するロータリーフィーダ８から構成
されている。第１，第２の各貯溜部２，３に投入された
金属酸化物、アルミニウムは、混合比設定部４において
所定の混合比に自動的に調整され、攪拌部５で自動的に
混合される。よって煩雑なテルミット剤の混合作業を自
動化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、テルミット反応
による発熱を利用する熔融処理に用いるテルミット剤貯
溜装置に関する。テルミット反応は、アルミニウムと酸
化鉄等の金属酸化物を高温で着火する場合に生じる化学
反応である。

【０００２】

【従来の技術】一般廃棄物としての生活系ゴミ及び事業
系ゴミ、産業廃棄物に対する廃棄物処理の一例は、次の
通りである。せん断又は破砕等の前処理を行って、廃棄
物から有価物を選別し、資源回収及びゴミ減量化のため
に再生利用を図る。残りの廃棄物は、焼却施設におい
て、焼却減量が図れ、最終処分場において、その残差が
埋め立てられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
廃棄物処理には次のような問題点がある。即ち、現在の
焼却施設においても１５％〜７％の灰等の残差が残り、
将来的には各地の最終処分場が満杯になるのは確実であ
ること、一方で、新規な最終処分場の立地は、困難にな
りつつあることである。このような現状に鑑み、出願人
は廃棄物の減容率をさらに高め、最終処分場の延命を図
ることができる廃棄物熔融プラントを開発し、提供して
いる。

【０００４】本願発明は、上記廃棄物溶融プラントに組
込むことができるテルミット剤貯溜装置であって、自動
運転化率を高めたテルミット剤貯溜装置を提供すること
を目的とする。また、廃棄物熔融プラント全体の取扱い
容易性を高めることができるテルミット剤貯溜装置を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願発明のテルミット剤貯溜装置は、混合前の金属
酸化物及びアルミニウムを第１の貯溜部及び第２の貯溜
部に貯溜する。このように第１，第２貯溜部に分離さ
れ、貯溜された金属酸化物とアルミニウムを混合比設定
部に供給し、該設定部にて所定の混合比に調整する。前
記設定部により所定の混合比に調整され、設定された金
属酸化物及びアルミニウムを攪拌部にて攪拌する（請求
項１に記載の発明）。

【０００６】従来は、予めテルミット剤としての金属酸
化物及びアルミニウムを混合し、この混合されたテルミ
ット剤を貯溜部に投入していたが、この発明によれば、
金属酸化物とアルミニウムを別々の貯溜部に投入すれば
よく、投入後は混合処理を自動化することができる。よ
って、混合処理の煩雑さを解消することができる。

【０００７】前記混合比設定部は、前記金属酸化物と、
前記アルミニウムを所定の混合比に設定するもので、前
記第１又は第２の貯溜部から供給される金属酸化物又は
アルミニウムを前記攪拌部へ押出す量を調整する一対の
プッシャ装置から構成することが好ましい（請求項２の
発明）。一対のプッシャ装置によれば、攪拌部への押出
量を調整する場合に、その調整が比較的簡単で、且つ、
正確に行うことができる。

【０００８】熔融処理を行う熔融炉のテルミット剤投入
管への投入は、ロータリーフィーダを介して行うことが
好ましい（請求項３の発明）。テルミット剤投入管への
テルミット剤の吐出動作の制御が容易であり、テルミッ
ト反応の制御を安全、確実に行うことができる。

【０００９】前記攪拌部と前記ロータリーフィーダ間に
ゲート部を設けることが好ましい（請求項４の発明）。
このゲート部は、前記攪拌部から前記ロータリーフィー
ダへのテルミット剤の流路を制御するもので、ゲート部
の開閉により、攪拌部による攪拌動作と、ロータリーフ
ィーダによる吐出動作とのタイミングを調整することが
できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明に係るテルミット剤貯溜装
置（以下、本装置ともいう）の実施形態を図１乃至図３
に基づいて説明する。図１は本装置の正面図、図２は本
装置の平面図、図３は本装置の側面図である。なお、こ
れらの各図及び後述の各図において、同一の符号は同一
の構成を示し、重複した説明を省略する。

【００１１】前記テルミット剤貯溜装置１は、混合前の
金属酸化物とアルミニウムを別々に分離して貯溜する第
１，第２の貯溜部２，３と、前記金属酸化物とアルミニ
ウムの混合の比率を設定する混合比設定部４と、該設定
部４により混合比が設定された金属酸化物とアルミニウ
ムを攪拌する攪拌部５と、該攪拌部５を開閉するゲート
部６と、攪拌により生成されたテルミット剤を一時的に
貯溜し、流下させるホッパー７と、熔融炉等に定量のテ
ルミット剤を供給するロータリーフィーダ８から構成さ
れている。本装置において、第１，第２の各貯溜部２，
３に投入された金属酸化物、アルミニウムは、混合比設
定部４において所定の混合比に自動的に調整され、攪拌
部５で自動的に混合される。よって煩雑なテルミット剤
の混合作業を自動化することができる。

【００１２】この実施形態においては、前記第１貯溜部
２が金属酸化物としての酸化鉄を貯溜し、第２貯溜部３
がアルミニウムを貯溜するものとして説明する。第１貯
溜部２と第２貯溜部３は略同一構成であり、前記第１貯
溜部２にアルミニウムを、第２貯溜部３に酸化鉄を貯溜
してもよい。以下では、第２貯溜部３を第１貯溜部１に
代表させて説明する。

【００１３】前記第１貯溜部２は、上部に略長方形状の
広口２０を備え、下部に略正方形状の狭口２１を備え、
ホッパー状に形成されている。前記広口２０は、前記酸
化鉄を投入する開口で、その開口には蓋２２が設けら
れ、テルミット剤を投入する以外は、常時閉鎖されてい
る。一方、前記狭口２１は、貯溜された前記酸化鉄を、
下方に流下させる開口であり、前記混合比設定部４を構
成する後述の一対のプッシャ装置４０，４１がその開閉
装置となっている。上記のように構成された前記第１貯
溜部２と前記第２貯溜部３は、前記攪拌部５が収容され
た柱状部５０を中心として、略垂直状の側面をそれぞれ
対面させつつ、架台９に取付けられている。

【００１４】前記テルミット剤としてのアルミニウムと
酸化鉄等の金属酸化物は、粉粒体状に粉砕して用いる。
アルミニウムと金属酸化物の混合物や、これらをテルミ
ット配合になるように、消石灰等の固結剤で固結させた
ものでもよい。アルミニウムは、高純度のもののみなら
ず、アルミニウム製造工場でアルミニウムの再熔解工程
で多量に発生するアルミニウムスラグや、アルミ缶等の
アルミニウムでもよい。一方、金属酸化物は、高純度の
酸化鉄や酸化銅のみならず、製鉄所や製鋼所において、
熔鋼を連続鋳造しそれを引抜き冷却する際や、鋼塊又は
鋼片等を圧延又は鍛造する際に多量に発生する鉄スケー
ルや製銅所の銅片、銅スケール等でもよい。各テルミッ
ト剤の平均粒径は、０．０００４〜５ｍｍ、好ましくは
０．００４〜２ｍｍのものとする。平均粒径が２ｍｍを
超えるにつれ、テルミット反応時にアルミ粒子のみが弾
かれて、反応性が悪くなる傾向になり、一方、粒径が
０．００４ｍｍよりも小さくなるにつれ、吸湿して着火
性や反応性が劣る傾向になるからである。前記テルミッ
ト剤のアルミニウムと酸化鉄の混合比は、約１対６が好
ましい。

【００１５】前記混合比設定部４は、一対のプッシャ装
置４０、４１と前記狭口２１，３１間に連設されたテル
ミット剤投入ボックス４２からなる。

【００１６】前記テルミット剤投入ボックス４２は、そ
の上面４２Ａに前記各狭口２１，３１を臨ませる開口４
２ａ，４２ｂを設け、両側端部に前記プッシャ装置４
０、４１のプッシャ４０ａ，４１ａをスライドさせる開
口４２ｃ，４２ｄを設け、下面４２Ｂをプッシャ４０
ａ，４１ａのガイド面とするとともに、下面中央にテル
ミット剤流下口４２ｅを設ける。そして、上下面４２
Ａ，４２Ｂの略中央に前記攪拌部５を収容する前記柱状
部５０を取付けている。

【００１７】よって、第１，第２貯溜部２，３の各狭口
２１，３１が開放された場合には、酸化鉄とアルミニウ
ムは前記ボックス４２に一時的に貯溜されたり、テルミ
ット剤流下口４２ｅを経由して攪拌部５に至る。

【００１８】前記プッシャ装置４０，４１は、上述のよ
うに前記狭口２１、３１に対する開閉装置であると共
に、前記投入ボックス４２に流入してくる各テルミット
剤の混合比を所定の値に設定し、前記柱状部５０内に流
込むもので、一対のプッシャ４０ａ，４１ａとその駆動
装置として、例えばエアシリンダ４０ｂ，４１ｂを備え
ている。これらのエアシリンダ４０ｂ，４１ｂが前記架
台９に、前記プッシャ４０ａ，４１ａがこの架台９に取
付けられた前記投入ボックス４２の前記下面４２Ｂをス
ライドするようになっている。

【００１９】上記のように構成された混合比設定部４で
は、図４に示したように前記プッシャ装置４０のプッシ
ャ４０ａのスライド幅（スライド移動幅）を、一方のプ
ッシャ装置４１のプッシャ４１ａのスライド幅より広く
設定する。即ち、前記プッシャ４０ａが、前記混合比に
対応する多量の酸化鉄を、前記他方のプッシャ４１ａが
前記混合比に対応する少量のアルミニウムを押込むこと
ができるようにしている。

【００２０】前記攪拌部５は、前記柱状部５０の下部柱
状部５０Ａに攪拌羽根５１を収容し、上方の上部柱状部
５０Ｂに減速機５２を取付け、上下部の柱状部５０Ａ，
５０Ｂに亘って駆動軸５３を配置している。前記攪拌羽
根５１は、前記プッシャ４０ａ，４１ａにより前記下部
柱状部５０Ａに落とし込まれた各テルミット剤を攪拌す
るもので、前記駆動軸５３に対して約１２０度毎に配置
された複数の羽根からなる。前記羽根５１の回転速度、
即ちミキシング回転数は、前記減速機５２により制御す
ることができる。なお、前記下部柱状部５０Ａの容積
は、前記プッシャ装置４０，４１の押込量に対応するも
のとなっている。

【００２１】前記ゲート部６は、前記下部柱状部５０Ａ
の底部に配置され、その柱状部５０Ａを開閉するもの
で、前記攪拌部５の作動中は、前記下部柱状部５０Ａを
閉鎖している。そして、例えば前記ホッパー７に貯溜さ
れているテルミット剤が略「空」となれば、前記下部柱
状部５０Ａを開放するものである。このようなゲート部
６は、例えばナイフゲート自動バルブ等から構成されて
いる。

【００２２】前記ロータリーフィーダ８は、前記ホッパ
ー７から流下してくるテルミット剤を定量的に熔融炉等
の投入管に投下するもので、その吐出量は、最大７Ｌ／
ｍｉｎまで制御できるが、０．５〜１Ｌ／ｍｉｎが好適
である。この場合、吐出量が増える程、テルミット剤の
供給量が増えて、反応熱が上昇することになる。

【００２３】次に上記構成のテルミット剤貯溜装置の動
作例を説明する。予め、適量の酸化鉄を第１貯溜部２に
入れ、適量のアルミニウムを第２貯溜部３に入れる。動
作前には、前記ゲート部６は閉じられており、前記プッ
シャ４０ａ，４１ａが，前記各貯溜部２，３の狭口２
１，３１を閉鎖している。初回のバッチ動作が開始され
ると、前記狭口２１，３１を閉じていたプッシャ４０
ａ，４１ａが相互に離れるようにスライドして狭口２
１，３１を開放する（図５のプッシャによる第１，第２
貯溜部の開放）。そして前記混合比率に対応した幅だけ
プッシャ４０ａ，４１ａがそれぞれスライドすると、例
えばリミットスイッチが作動して、所定の位置で各プッ
シャ４０ａ，４１ａが停止する（混合率に応じたプッシ
ャの停止）。その結果、それぞれプッシャ４０ａ，４１
ａのスライド幅に応じた量の前記各テルミット剤が前記
テルミット剤投入ボックス４２及び下部柱状部５０Ａに
流れ込む。その流入が略止まる時点で、狭口２１，３１
を閉じるようにプッシャ４０ａ，４１ａがスライドし、
前記テルミット剤投入ボックス４２に留まっているテル
ミット剤を前記下部柱状部５０Ａに落し込む（プッシシ
ャによる押込）。

【００２４】その後、前記攪拌部５の変速機５２が前記
回転軸５３を駆動し、攪拌羽根５１を回転させて、所定
時間、酸化鉄とアルミニウムを攪拌する（攪拌羽根によ
る攪拌）。この場合、可変装置５２を制御して、前記攪
拌羽根５１の回転数を調整し、混合具合を調製すること
ができる。

【００２５】攪拌が終了すると略同時に、前記ゲート部
６が開き（ゲート部の開放）、テルミット剤が、前記ホ
ッパー７に貯溜される。そして、前記ロータリフィーダ
８が作動して、所定量のテルミット剤を熔融炉のテルミ
ット投入管に投入する（テルミット剤の供給）。

【００２６】この時、「第１，第２貯溜部のプッシャに
よる開放」以降の動作において、上記と同様な手順で、
次回バッチが開始されており、前記ホッパー７に貯溜さ
れたテルミット剤が捌けるタイミングで、前記ゲート６
が開放され、混合されたテルミット剤が、再び前記ホッ
パー７に貯溜され、前記ロータリフィーダ８により連続
的にテルミット剤が供給されるようになっている。

【００２７】上記テルミット剤貯溜装置１によれば、正
確な混合比によるテルミット剤の混合、攪拌作業が自動
化され、混合，攪拌作業の労力が大幅に軽減される。

【００２８】上記構成のテルミット剤貯溜装置１は、例
えば図６に示したような廃棄物熔融プラントに使用され
る。この廃棄物熔融プラントは、混練機１０７を介して
廃棄物熔融炉１０８に投入された廃棄物に対し、前記テ
ルミット剤貯溜装置１からテルミット剤を投入し、廃棄
物を熔融させるものである。前記テルミット剤貯溜装置
１を用いることにより、廃棄物熔融プラントの自動化率
を高めることができる。なお、このプラントにおいて
「１００」は生ゴミ等の一般廃棄物や産業廃棄物のゴミ
ピット、「１０１」は破砕機、「１０２」は廃棄物ホッ
パー、「１０３」はコンベア、「１０４」は廃棄物を乾
燥させ、炭化させる廃棄物乾燥炉、「１０５」はホッパ
ー、「１０６」は貯溜部、「１０９」は二次燃焼炉、
「１１０」は前記廃棄物熔融炉１０８から二次燃焼炉１
０９を通過して落下してくる熔融スラグを蓄積する出滓
鍋、「１１１」は灰ダクト、「１１２，１１３」は熱交
換器、「１１４」は集塵装置である。

【００２９】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、金属酸
化物とアルミニウムを別々の貯溜部に投入すればよく、
投入後は混合攪拌処理を自動化することができる。よっ
て、混合攪拌処理の煩雑さを解消することができる。ま
た、テルミット剤の混合攪拌処理に伴う危険性を回避す
ることができる。

【００３０】請求項２の発明によれば、攪拌部への押出
量を制御する場合に、その制御が比較的簡単であり、ま
たテルミット剤の所定の混合比の設定を正確に行うこと
ができる。

【００３１】請求項３の発明によれば、テルミット剤投
入管へのテルミット剤の吐出動作の制御が容易であり、
テルミット反応の制御を安全、確実に行うことができ
る。

【００３２】請求項４の発明によれば、攪拌部による攪
拌動作と、ロータリーフィーダによる吐出動作とのタイ
ミングを調整することができる。即ち、ロータリフィー
ダによる供給量が多ければ、攪拌動作を早めてゲート部
の開閉を早めることができ、逆にロータリフィーダによ
る供給量が少なければ、攪拌動作のテンポを下げてゲー
ト部の開閉を遅くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態に係るテルミット剤貯溜装置の正面
図、

【図２】 同装置の平面図、

【図３】 同装置の側面図、

【図４】 同装置の作動説明図、

【図５】 同装置の動作フロー図、

【図６】 同装置を用いた廃棄物熔融プラントの構成例
図。

【符号の説明】

１ テルミット剤貯溜装置 ２，３ 第１，第２の貯溜部 ２０ ３０ 広口 ２１ ３１ 狭
口 ２２ ３２ 蓋 ４ 混合比設定部 ４０ ４１ プッシャ装置 ４２ テルミッ
ト剤投入ボックス ４２Ａ 上面 ４２ａ，４２ｂ
開口 ４０ａ，４１ａ プッシャ ４２ｃ，４２ｄ
開口 ４２Ｂ 下面 ４２ｅ テルミ
ット剤流下口 ４０ｂ，４１ｂ エアシリンダ ５ 攪拌部 ５０ 柱状部 ５０Ａ 下部柱
状部 ５１ 攪拌羽根 ５０Ｂ 上部柱状部 ５２ 減速機 ５３ 駆動軸 ６ ゲート部 ７ ホッパー ８ ロータリーフィーダ ９ 架台 １００ ゴミピット １０１ 破砕機 １０２ ホッパー １０３ コンベ
ア １０４ 廃棄物乾燥炉 １０５ ホッパ
ー １０６ 貯溜部 １０７ 混練機 １０８ 熔融炉 １０９ 二次燃
焼炉 １１０ 出滓鍋 １１１ 灰ダク
ト １１２，１１３ 熱交換器 １１４ 集塵装
置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属酸化物を貯溜する第１の貯溜部と、
   アルミニウムを貯溜する第２の貯溜部と、 前記第１の貯溜部から供給された金属酸化物と第２の貯
   溜部から供給されたアルミニウムの混合比を設定する混
   合比設定部と、 前記混合比設定部により所定の混合比に設定された金属
   酸化物及びアルミニウムを攪拌する攪拌部を備えたこと
   を特徴とするテルミット剤貯溜装置。
2. 【請求項２】 前記混合比設定部は、前記第１及び第２
   の貯溜部から供給される金属酸化物及びアルミニウムを
   前記攪拌部へ押出す量を調整する一対のプッシャ装置か
   らなることを特徴とする請求項１に記載のテルミット剤
   貯溜装置。
3. 【請求項３】 テルミット剤投入管への投入は、ロータ
   リーフィーダを介して行うことを特徴とする請求項１又
   は請求項２に記載のテルミット剤貯溜装置。
4. 【請求項４】 前記攪拌部と前記ロータリーフィーダ間
   にゲート部を設けたことを特徴とする請求項３に記載の
   テルミット剤貯溜装置。