JP2003532796A - 金属の回収方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 実質的に金属の微粉から金属を回収する方法は、次の段階即ち実質的に金属の微粉をバーナの火炎へ供給し、前記火炎からの熱により、化学組成を実質的に変えることなく、前記微粉を凝集物にし、それにより実質的に金属の凝集した生成物を提供する、段階を含んでいる。凝集した生成物は続いてなるべく炉（３０）において回収される。この方法により、金属の回収が容易にされて、この方法を実施する装置も提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （発明の分野） 本発明は、一般に金属を回収する、特に金属の微粉から金属を回収する方法及
び装置に関する。

【０００２】 （背景） 大量の金属の粉塵、粉末又は微粉が、冶金工業における種々の過程において、
とりわけ粉砕及びふるい分けから生じる。金属の微粉が集められる他の分野は、
例えばガスフイルタ又は湿式スクラツバである。これらの微粉の取扱い及び回収
は、しばしば困難で費用のかかる問題である。新しい解決策を見出すためという
公共事業機関及び顧客からの圧力は、不断に増大している。埋め立ての早期の解
決策は、もはや実行可能な解決策ではなく、多くの国で違法である。変換及び回
収のための既存の技術は費用がかかる。

【０００３】 経済及び環境の観点から、回収はしばしば粉塵を処理する上述の問題に対する
好ましい解決策である。しかし回収は、しばしばある程度の外部処理を意味し、
設備への輸送及び通常の過程のほかに存在する過程を生じる。

【０００４】 燃える傾向のため、粉塵又は微粉を炉へ直接戻すことは非常に困難である。更
に粉塵及び微粉の小さい重量のため、炉からの排出物に混合されるガスにより、
これらは容易に運び去られ、従って収量を低下し、環境を危険にする。

【０００５】 これらの問題に対する公知の解決策は、炉へ供給するため粉塵又は微粉をペレ
ツト又はプリケツトにすることである。しかしこの解決策は、造粒設備及び結合
剤のための余分な費用の問題を伴う。

【０００６】 微粉が湿式スクラツバから回収される場合のように、微粉がスラツジ又はスラ
リに混合される場合、乾燥及び廃棄材料のための別個の設備のための余分な費用
という問題がある。

【０００７】 金属の回収方法は、特許刊行物即ち欧州特許出願公開第０６１８４１９号、米
国特許出願公開第５，１０８，４９６号、米国特許出願公開第６，００１，１４
８号及び特開昭５７−９５９５６号に記載されている。しかしこれらのすべての
刊行物は、出発材料が酸化物のような非金属材料を含んでいる。

【０００８】 （発明の要約） 本発明の目的は、公知の技術の持つ上述した欠点を回避するか又は少なくとも
少なくする。金属の微粉から金属を回収する方法及び装置を提供することである
。

【０００９】 本発明は、金属の微粉が通常既知の組成を持ち、従って金属の形の微粉が、微
粉の化学組成を実質的に変えることなくプロセスへ直接戻されることができ、で
きる限り酸化を避け、従って効果的な内部操作サイクルを生じるのを可能にする
、という認識に基づいている。

【００１０】 本発明の第１の局面によれば、請求項１に規定したような金属の回収方法が提
供される。

【００１１】 本発明の第２の局面によれば、請求項１３に規定したような金属の回収装置が
提供される。

【００１２】 本発明による方法及び装置によって、従来技術の問題が克服されるか又は少な
くとも軽減される。

【００１３】 バーナで酸素に富んだガスを使用することにより、溶融過程が満足できるやり
方で制御され、バーナへ供給される微粉の燃焼を避けることができる。また本発
明の方法及びバーナ装置により、生じる生成物の過度の酸化が回避され、それに
より容易かつ価格的に効率的なやり方で金属の回収を可能にすることができる。

【００１４】 添付図面を参照して例により本発明が説明される。

【００１５】 （発明の詳細な説明） 以下に本発明による方法及び装置が詳細に説明される。図１から始まって、金
属を回収する設備の全体図が、符号１０をつけられて示されている。設備は、炉
３０の側壁に設けられるバーナ２０の周りに構成されている。バーナはいわゆる
酸素−燃料バーナであり、従って燃料油、プロパン、天然ガス又はブタンのよう
な燃料を、第１の供給導管２１を介して供給され、また第２の供給導管２２を介
して酸素を供給される。この文脈において酸素は、２１％を越えるＯ_２含量を持
つガス、なるべくは９０−９９．５％のＯ_２含量を持ついわゆる工業用酸素を意
味する。

【００１６】 微粉又は粉末は、第３の供給導管２３を介して供給される。以下の説明から、
本発明による方法が約５ｍｍより小さい直径を持つ実質的に金属の生成物に適用
可能なことは明らかである。従って粉砕及び焼結から生じる生成物を通常意味す
る微粉、及び濾過器において集められる生成物を通常意味する粉塵が、本発明の
方法で使用するための可能な原材料、及び粉末のような他の等価な材料である。

【００１７】 バーナ２０は、図２及び３に関して以下に詳細に説明される。

【００１８】 第３の供給導管２３は、全体を４０で示される供給装置にも接続されている。
供給装置４０はサイロ４２を含み、このサイロへ（図４に示す）金属の微粉が供
給される。微粉はサイロ４２から圧力容器４４へ向けられ、この圧力容器から更
に、バーナ２０に接続された第３の供給導管２３へ向けられる。この装置により
、バーナ２０への微粉の所望の供給割合が保証される。

【００１９】 図１に示す典型的な設備において、炉３０はいわゆる電気アーク炉である。こ
れは、従来のように炉内の材料を溶融するために使用される電力を供給する多数
の電極３２を含んでいる。従って炉の底に、炉３０へ供給される材料から生じる
装入物３０が集められる。

【００２０】 バーナ２０が図２及び３を参照して詳細に説明される。バーナ２０は、図１に
示す３つの供給導管２１〜２３が接続される主要部分２４を含んでいる。主要部
分は実質的に円形の断面（図３参照）を持ち、この断面に供給導管２１〜２３の
形状が一層詳細に現われている。燃料は、主要部分２４の中心軸線から一定の間
隔で設けられた６つの等間隔管２１ａ〜２１ｆの形の第１の供給導管２１を介し
て供給される。酸素は、環状の外側部分２２を介して供給され、従って管２１ａ
〜２１ｆを介して供給される燃料を包囲している。最後に微粉は、バーナ内に同
軸的に設けられた管２３を介して供給される。

【００２１】 既に述べたように、バーナ２０は炉３０の側壁に取付けられている。好ましい
実施例では、バーナは傾斜せしめられることができ、即ち水平面及び垂直面に対
して種々の角度で設けられることができる。種々の方向づけ、溶融過程のための
所望の特性を得るために使用されることができる。

【００２２】 以下に、金属を回収する方法が詳細に説明される。

【００２３】 最初に、微粉が供給装置４０のサイロ４２へ供給される。前述した過程におい
て使用される微粉（図４参照）は、低い酸化物含量を持つ金属の形の金属粒子で
ある。微粉は通常１ｍｍより小さい直径を持ち、例えばフエロシリコン、フエロ
クロム又は鉄粉であってもよい。

【００２４】 微粉はサイロから圧力容器４４へ落下し、運搬ガスとしても機能する圧縮空気
、窒素又はアルゴンのようなガスによって、圧力容器１４の中に圧力が保たれる
。圧力容器４４内のガスによって微粉は、それから酸素−燃料バーナ２０へ、容
器４４内の圧力レベル、サイロ４２内における微粉の量等により決定される割合
で運搬される。典型的な設備では、電気炉において１時間当たり３．５ｔの割合
で噴射及び溶融が行われ、溶融した微粉は、スクラツプ又は合金添加物のような
他の原材料の完全な代替物であった。

【００２５】 酸素−燃料バーナ２０の動作は、第１及び第２の供給導管２１及び２２を介し
て供給される燃料及び酸素の量によって制御される。供給導管は、従来のように
燃料源及び酸素源（図示せず）に接続されている。

【００２６】 図２及び３を参照してバーナ２０の動作が詳細に説明される。微粉は、中心の
供給管２３を介して、供給装置により制御される割合で供給される。燃料は６つ
の燃料供給管２１ａ〜２１ｆで供給され（図３参照）、酸素の外被は、環状の供
給区域２２を介して供給される。酸素−燃料混合物は、燃料及び酸素の供給割合
により制御される長さ、温度等のような性質を持つ火炎２５を生じる。酸素含量
が大きいほど、温度は高くなり、１９００〜２５００℃の理論的火炎温度を生じ
る。従って微粉は火炎２５の中心部分へ噴射される。

【００２７】 図２からわかるように、火炎２５の中へ噴射される微粉は凝集物にされ、従っ
てバーナへ供給される微粉より大きい寸法の凝集物６０を生じる。本発明による
方法で行われた若干の実験中に、凝集物の典型的な大きさは３〜８ｍｍで、図５
は、本発明の方法により１ｍｍより小さい直径を持つ粉塵又は微粉から生成され
たフエロクロム凝集物６０を示している。

【００２８】 凝集過程はいくつかのパラメータにより制御され、これらパラメータのうち火
炎２５の温度及び速度、噴射される微粉のエネルギ含量又は密度、化学量論的値
即ち酸化ガスと添加される燃料との比、酸化ガスの酸素含量、酸素及び添加され
る燃料の供給割合、微粉の噴射割合及びその特性、火炎中における微粉の移動時
間、傾斜のようなバーナ特性及び形状をあげることができる。

【００２９】 火炎の酸化を最小にするため、噴射される材料の溶融は最小にされねばならな
い。従ってバーナを介して噴射される微粉の表面が溶融されるように、火炎が制
御されるのがよい。これが凝集を促進し、液体表面を持つ微粉が接着し合う傾向
があり、従って所望の凝集物を生じるものと思われる。燃料が酸素から微粉を部
分的に遮蔽し、従って酸化を減少するものと考えられる。

【００３０】 生じる凝集物は、炉の底へ落下しそこで装入物３４へ添加される。炉からの熱
は、凝集物を溶融させて、従ってこれらを利用可能な形状に変換する。

【００３１】 本発明による方法の利点は、微粉の酸化のレベルが非常に低いことである。そ
の１つの考えられる理由は、なるべく低い酸素含量即ち２１％より小さい酸素含
量を持つ運搬ガスにより、微粉が酸素から遮蔽されることである。

【００３２】 本発明による方法及び装置の好ましい実施例が説明された。当業者は、特許請
求の範囲内でこれを変化できることを理解する。従って酸素−燃料バーナ２０が
示されたけれども、２１％を越える所望の酸素レベルが得られる限り、プラズマ
バーナのように他の等価なバーナを使用できる。

【００３３】 更に電気アーク炉３０も示された。本発明による方法は、誘導炉、反射炉及び
電気加熱炉のような他の種類の炉に同じように適用可能である。

【００３４】 １ｍｍまでの直径を持つ微粉又は粉塵が、炉へ供給される材料として説明され
た。しかし５ｍｍまでの直径を持つ金属粒子も考えられる。

【００３５】 説明においては微粉が部分的にのみ溶融すると言われているけれども、供給さ
れる金属材料の化学組成を実質的に変えることなく、即ち低い酸化又は酸化なし
で所望の凝集物が得られる限り、微粉の完全な溶融も可能である。

【００３６】 説明した実施例において、バーナは炉の側壁にに位置している。しかし炉の上
部のように他の適当な位置も可能なことが了解される。１つより多いバーナを持
つ構成も可能である。

【００３７】 説明した実施例において、供給装置により微粉が炉へ供給される。しかしバー
ナへ供給される微粉は、供給歯車等により運搬される自由流であってもよい。

【００３８】 乾燥した出発材料が図に示された。微粉が水又はスラツジのような液体に混合
される場合、例えば供給スクリユを含む適当な供給装置を設けねばならない。炉
へ到達すると、湿った部分は火炎の高い温度により蒸発せしめられ、炉３０を通
って出て次に排出出口（図示せず）を通って出る排出物を生じる。その場合微粉
は上述したやり方で凝集物にされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 微粉間又は粉塵から金属を回収するための本発明による設備の概略図である。

【図２】 本発明による方法で使用されるバーナの断面図である。

【図３】 図２に示すバーナの横断面図である。

【図４】 本発明による方法で使用される微粉を示す。

【図５】 本発明による方法から生じた凝集面を示す。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１４年５月１３日（２００２．５．１３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＯ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ， ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，Ｐ Ｔ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ， ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 実質的に金属の微粉から金属を回収する方法において、 ａ） 実質的に金属の微粉（５０）をバーナ（２０）の火炎（２５）へ供給し、 ｂ） 前記火炎（２５）からの熱により、化学組成を実質的に変えることなく、
   前記微粉を凝集物にし、それにより実質的に金属の凝集した生成物（６０）を提
   供し、 ｃ） 前記凝集した生成物（６０）を回収する 金属の回収方法。
2. 【請求項２】 前記バーナ（２０）が酸素−燃料バーナであることを特徴と
   する、請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 前記バーナが、少なくとも２１％Ｏ_２のＯ_２含量を持つ酸化
   ガスを供給されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. 【請求項４】 前記バーナが、少なくとも９０％Ｏ_２のＯ_２含量を持つ酸化
   ガスを供給されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 【請求項５】 前記金属の微粉（５０）がフエロシリコン，フエロクロム又
   は鉄粉であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
6. 【請求項６】 前記金属の微粉（５０）が約５ｍｍより小さい直径を持って
   いることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法。
7. 【請求項７】 前期凝集した生成物（６０）を回収する段階ｃ）が、炉への
   前記生成物の供給を含んでいることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記
   載の方法。
8. 【請求項８】 段階ｃ）の回収が、次の炉形式の１つ、即ち電気アーク炉、
   誘導炉、反射炉又は電気的に加熱される炉において行われることを特徴とする、
   請求項１〜７のいずれか１つに記載の方法。
9. 【請求項９】 段階ｂ）の凝集過程が、次のパラメータの少なくとも若干、
   即ち前記火炎（２５）の温度及び速度、前記微粉（５０）のエネルギ含量、前記
   バーナ（２０）の酸化ガスと添加される燃料との比、前記酸化ガスの酸素含量、
   酸素及び添加される燃料との比、前記酸化ガスの酸素含量、酸素及び添加される
   燃料の供給割合、前記微粉の供給割合及びその特性、前記火炎中における前記微
   粉の移動時間、及び傾斜のようなバーナ特性及び形状により、制御されることを
   特徴とする、請求項１〜８のいずれか１つに記載の方法。
10. 【請求項１０】 前記微粉（５０）の少なくとも若干が部分的にのみ溶融さ
    れるように、段階ｂ）の凝集過程が制御されることを特徴とする、請求項１〜９
    のいずれか１つに記載の方法。
11. 【請求項１１】 段階ａ）が、前記微粉（５０）を実質的に前記火炎（２５
    ）の中心部分へ供給することを含んでいることを特徴とする、請求項１〜１０の
    いずれか１つに記載の方法。
12. 【請求項１２】 前記微粉が液体に混合され、段階ｂ）が前記火炎により前
    記液体部分を蒸発させることを含んでいることを特徴とする、請求項１〜１１の
    いずれか１つに記載の方法。
13. 【請求項１３】 動作中に火炎（２５）を持つバーナ、 実質的に金属の微粉を前記バーナ（２０）の前記火炎（２５）へ供給するため
    前記バーナに接続される供給装置（４０）、 前記微粉の化学組成を実質的に変えることなく前記火炎からの熱により前記微
    粉を凝集させ、それにより実質的に凝集した生成物（６０）を提供するように、
    前記バーナ（２０）の火炎（２５）を制御する装置（２１，２２）、及び 前記凝集した生成物（６４）を回収する装置（３０） を含んでいることを特徴とする、実質的に金属の微粉から金属を回収する装置。