JP2012504492A - アスベストを処理するためのシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
アスベスト含有材料(ACM)のサイズが低減された後に、特に細断ACMに鉱化剤を噴霧又は噴射することにより、ACMに鉱化剤を適用するための方法、装置及びシステムが提供される。鉱化剤は、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属ケイ酸塩、アルカリ金属ホウ酸塩、アルカリ土類金属ホウ酸塩、又はこれらの混合物の溶液を含んでもよく、加熱及び混合されてもよく、次いで、ACM細断ユニットの下流側に鉱化剤を噴射する配管系を使用して、サイズ低減又は細断されたACMに送達される。鉱化剤で処理されたACMは、ACMを本質的にアスベスト不含の鉱物に変換するために、鉱化炉内で加熱され得る。鉱化炉から取り出した後、鉱化された材料は制御雰囲気環境に移され、そこでさらなる鉱化のために徐々に冷却される。
【選択図】図２
【選択図】図２
Description
本開示は、アスベスト含有材料(ACM)の鉱化剤に対する感受性を増加させる方法、システム及び装置を使用した、鉱化剤によるACMの処理に関する。
アスベストは、最も一般的にはクリソタイル、クロシドライト、アモサイト、及び直閃石等の種を含む蛇紋石及び角閃石鉱物群に属する、歴史的に有用な繊維状鉱物の種類を指す用語である。より正確に「アスベスト鉱物」と呼ばれる場合、それらは、一般に置換された鉄、カルシウム、マグネシウム、及びナトリウムを様々な割合で含有する、水和ケイ酸塩である。クリソタイル、アンチゴライト、及びリザルダイトを含む蛇紋石群の鉱物は、全てMg3[Si2O5](OH)4の近似組成で表現される。これらのうち、クリソタイルは、鉱業及び商業用途に使用される全てのアスベスト鉱物の大部分を占める。アスベスト鉱物の鉱物化学及び物理的特徴には著しい変動があるが、それらは全て、典型的にはカルシウム、鉄、マグネシウム、及びナトリウムの濃度の変動に起因して変化する基本構造における類似性を有する。
アスベストは、何千もの製品において、また数々の作業現場で使用されている。アスベストにより引き起こされる害は初期には明らかではないが、アスベスト暴露は、重篤、衰弱性、及び多くは致命的な疾患をもたらし得る。これらの疾患には、中皮腫、アスベスト肺癌及び石綿肺症が含まれる。通常、アスベストの犠牲者が最初のアスベスト疾患の兆候を示すまでに10年から40年、又はそれより長い期間が経過する。作業現場では、アスベスト暴露の「安全」レベルは存在しない。このため、世界中の多くの国々において、商業製品におけるアスベストの使用、取扱い、及び廃棄に対する強化された制限及び規制が課され、また継続的に課されている。
毒性鉱物として、アスベストが安全に取り扱われ廃棄され得るように、アスベストを不活性化するための様々な試みが行われている。アスベスト繊維の化学的性質を変えるために熱のみを使用してアスベスト廃棄物を破壊する試みは、アスベスト繊維というものが本質的に耐火性及び自己断熱性(self-insulating)であるために、極僅かしか成功を収めていない。例えば、クリソタイル繊維は、最長30分間、最高3000°Fの温度に耐えることが報告されている。そのような技術は繊維破壊に非常に高い温度を必要とするため、この手法は極めて非経済的であることが明らかとなっている。
プラズマ溶融及びジュール加熱等のいくつかのガラス化(又は溶融)プロセスは、アスベスト鉱物の破壊において成功を示している。しかし、これらのプロセスはエネルギー集約型であり、非常に高価で複雑な機器を必要とする。したがって、ガラス化プロセスは、アスベスト廃棄物を破壊することができるものの、商業的な実現可能性を示していない。
低いプロセス温度及び様々な化学添加剤を利用する他の方法もまた試みられている。一つを除いて、それらもまた僅かな成功しか収めていない。参照することによりその全内容が本明細書に組み込まれる米国特許第5,096,692号に記載の「Mineralogical Conversion of Asbestos Waste」のプロセスは、商業的発展を達成した唯一の融点以下のプロセスである。その特許において、アスベスト廃棄物は、化学添加剤及び熱の適用の組合せにより、融点を下回る温度で非アスベスト生成物に変換される。
Mineralogical Conversion of Asbestos Wasteの商業的発展の間、廃棄物中のアスベスト繊維の100%を変換するのに必要な時間は、それと匹敵するがより効率の低い他の処理方法において必要とされる時間よりも長いことが判明した。廃棄物中のアスベスト繊維の全てが破壊されるのを確実とするには、最長60分の処理時間が必要であった。参照することによりその全内容が本明細書に組み込まれる特許協力条約出願第PCT/US2006/026018号の適用を受けるSystem and Method for Accelerating the Conversion in Asbestos in the Process of Mineralogical Conversionにより、処理時間は実質的に短縮されたが、この方法では、アスベスト含有材料は粒子に破壊又は細断され、粒子は鉱化剤で処理され、粒子は炉内で加熱される。このプロセスの大規模商業用途への商業的実現可能性を高めるためには、処理時間をさらに短縮することが望ましい。
アスベスト含有材料(ACM)の鉱化は、ACMが細断された後に鉱化剤が適用されると、促進及びより効率化され得る。特に、本発明者は、例えば、細断の前又は後のACMの量を秤量又は測定することにより、細断されたACMの量に従う制御された速度での細断ACMへの鉱化剤の適用が、必要な鉱化剤の量を低減し、鉱化に必要な時間を短縮し、ACMの、透過型電子顕微鏡、X線回折、及び光学顕微鏡技術を使用して分析した場合に検出不可能な濃度のアスベストを含有する非アスベスト材料への変換速度を増加させることを見出した。
一実施形態によれば、ACMを処理する装置が提供される。装置は、ACMを受容して細断ACMへと細断するように適合された細断システムと、細断ACMを受容するための、細断システム内に位置するチャンバと、チャンバ内の細断ACMに鉱化剤を送達するように適合された送達システムとを含む。一つの形態において、装置は、ACMを格納するための一つ又は複数の格納領域と、ACMを移すための搬送機構と、移したACMを受容するホッパーとを含む。ACMは、袋詰めされた、又は袋詰めされていない形態であってもよい。
別の実施形態によれば、細断ACMに鉱化剤を送達するように適合された噴霧装置を含む鉱化剤送達システムが提供される。理想的には、噴霧装置は、細断ACMの重量に基づき細断ACM上に噴霧される鉱化剤の量を制御するためのデバイスを含む。一実施形態において、噴霧装置は、濃縮アルカリ金属水酸化物、濃縮アルカリ金属ケイ酸塩、濃縮アルカリ金属ホウ酸塩、又はこれらの混合物のタンクへの添加に適合されたユニットと、水及び濃縮鉱化剤をタンク内に添加し混合するための混合器と、鉱化剤濃度を測定及び制御するためのユニットと、細断ACMへの供給及び適用のために鉱化剤をデイタンクに移送するためのシステムと、流動化されているアスベストの重量に対応して細断アスベスト廃棄物に鉱化剤が適用される速度を測定及び制御するためのシステムと、タンク並びに関連した機器及びシステムの清浄化、試験、及び排液のための洗浄システムとを含む、細断ACMへの適用のために鉱化剤を調製するためのコンポーネントを装備している。タンク並びに関連した機器及びシステムは、加熱、断熱、又は外部加熱(heat traced)されてもよく、又はされなくてもよい。
装置又はシステムの別の実施形態は、鉱化剤添加容器と、鉱化剤を鉱化剤添加容器から混合タンクに移すための鉱化剤移送機構と、水添加デバイスを装備した混合タンクと、鉱化剤及び水を混合タンク内で混合するための混合器と、鉱化剤を加熱するための加熱器と、細断ACMへの鉱化剤の適用前の保存のために、混合された鉱化剤溶液を加熱されたデイタンクに移すための移送及び再循環ラインと、細断ACMにホウ砂溶液等の鉱化剤を適用するように適合された鉱化剤適用システムとを含む。一つの好ましい実施形態において、鉱化剤適用システムは、供給ライン、噴霧ヘッダ、噴霧ノズル、鉱化剤の適用のための時限又は容量制御弁、並びに、関連した配管、弁、センサ、ポンプ、及び細断ACMへの適用のために鉱化剤を搬送するための流体供給システムに関する当業者により認識されるその他の機器を使用して、細断ACM上に鉱化剤を噴霧するように適合される。上述の機器は全て、加熱、外部加熱(heat traced)、又は断熱されてもよい。
別の実施形態において、装置又はシステムは、濃縮ホウ砂溶液の添加のための添加容器を装備するように変更されてもよい。或いは、装置又はシステムは、濃縮アルカリ金属水酸化物、濃縮アルカリ金属ケイ酸塩、濃縮アルカリ金属ホウ酸塩、又はこれらの混合物の添加のための添加容器を含むように変更されてもよい。
別の実施形態によれば、細断システムは、ACMを細断する細断デバイスと、重力及び細断器カッターの力により付与される力の複合力により細断ACMを排出する、細断デバイスからの出口と、鉱化剤を施すために細断ACMを浮遊した、混合された、又は分散した形態に維持するコンベヤ、混合器、又は撹拌器とを含むように適合される。細断デバイスは、任意の商業的に好適な型であってもよい。好ましい実施形態において、細断デバイスは、低速リップ剪断(rip-shear)細断器であるが、鉱化炉の処理能力と一致する速度でACMを細断する能力を有するクロスカット細断器であってもよい。
さらなる好ましい実施形態において、鉱化剤適用システムは、細断ACMが細断デバイスの出口から出る際に鉱化剤を細断ACM上に分配するように適合される。鉱化剤適用システムはまた、ノズル、噴霧器、又は、細断ACMの最大表面積に鉱化剤を効率的に分配するための他の方法を装備してもよい。一実施形態において、細断前又は後の、袋詰めされた、又は袋詰めされていない形態のACMの重量を測定するための計器が提供される。細断ACMの重量に従い鉱化剤を適用するために、さらなる計器、機器、及び制御器が提供され得る。
別の実施形態によれば、ACMが鉱化剤で処理されるプロセスは、プラスチック袋内又は自由な形態の未加工ACMを、コンベヤ又は他の移送デバイス上に送達するステップと、任意のプラスチック袋又は関連した残骸及びその中のACM(細断ACMと総称する)を含め、未加工ACMを細断する細断器に未加工ACMを送達するステップと、鉱化剤送達システムを使用して細断ACMに鉱化剤を適用するステップとを含む。好ましい実施形態において、鉱化剤送達システムは、細断ACMに鉱化剤を噴霧形態で適用する。別の実施形態において、細断ACMに適用される鉱化剤の量は、細断ACMの重量に基づき定量される。
少なくとも一つのさらなる実施形態によれば、鉱化剤は、鉱化剤送達システム、並びに、濃縮鉱化剤を混合タンクに添加するステップと、混合タンクに添加される濃縮鉱化剤の量を測定するステップと、混合タンク内の濃縮鉱化剤に水を添加して鉱化剤を作製するステップと、鉱化剤の濃度及び体積を測定するステップと、鉱化剤をデイタンクに移送するステップと、デイタンクから、細断ACMに鉱化剤が適用される送達システムに鉱化剤を搬送するステップとを含む方法を使用して適用される。混合タンク、デイタンク、及び送達システムは、ポンプ、管、弁、計測器、センサ、熱電対、温度計、調整器、及び流体移送システムにおいて典型的に使用されるその他の関連コンポーネントにより接続され得るが、そのうちのいくつか又は全ては、加熱、断熱又は外部加熱(heat traced)される。好ましい実施形態において、鉱化剤は、アルカリ金属水酸化物の溶液、アルカリ金属ケイ酸塩の溶液、アルカリ金属ホウ酸塩の溶液、又はこれらの任意の組合せである。
別の実施形態において、鉱化剤を適用するための方法又はプロセスが提供される。この方法は、混合タンク内で水をアルカリ金属水酸化物溶液、アルカリ金属ケイ酸塩溶液、アルカリ金属ホウ酸塩溶液、又はこれらの混合物と混合して鉱化剤を作製するステップと、混合タンク内で混合器を使用して水を鉱化剤と混合して、約8〜12重量パーセントの範囲内の濃度のアルカリ金属水酸化物溶液、アルカリ金属ケイ酸塩溶液、アルカリ金属ホウ酸塩溶液、又はこれらの混合物を有する鉱化剤を作製するステップとを含む。一実施形態において、鉱化剤の濃度が測定され、鉱化剤は、細断ACMの量に基づく測定速度で、ノズルを通して細断ACMに適用される。或いは、鉱化剤は、ACMが細断プロセス中にある間に適用される。
別の実施形態によれば、細断ACMは、鉱化剤で処理された後、最も好ましくは、加熱鉱化プロセスの使用を含む国際出願第PCT/US2006/026018号に記載のように、鉱化のためにさらに処理されてもよい。本発明者は、鉱化炉又は窯から出る粒子が制御雰囲気ユニット又は容器内で徐々に冷却されれば、非アスベスト含有鉱物への鉱化変換速度が増加することを発見した。或いは、加熱された粒子が鉱化炉から出た後に制御雰囲気領域において徐々に冷却される場合、鉱化炉内の滞留時間は短縮される。
別の実施形態によれば、ACMを鉱化するプロセスは、鉱化炉又は窯から取り出された粒子の、徐冷却のための制御雰囲気ユニットへの移送により改善される。得られる生成物は、透過型電子顕微鏡、X線回折、又は光学顕微鏡技術を使用して分析した場合に検出不可能な濃度のアスベストを含有する、非アスベスト鉱物である。密閉された制御雰囲気領域においてACM粒子を徐々に冷却することにより、処理済ACMの1トン当たり約400,000BTUから1トン当たり600,000BTUの間のエネルギー節約が実現される。
本開示の上記及びその他の特徴及び利点は、以下の図面と併せて考慮すれば、以下の発明を実施するための形態からより良く理解されるため、より容易に認識される。
図面中、同一の参照番号は、類似の要素又は行為を特定する。図面中の要素のサイズ及び相対位置は、必ずしも場所を示すわけではなく、また必ずしも縮尺通り描かれているわけではない。いくつかの要素は、読み易さの改善及び説明の容易性のために拡大されている。さらに、描かれているような要素の具体的形状は、実際の要素の具体的形状に関するいかなる情報を伝えることも意図せず、認識の容易性のために選択されているに過ぎない。
以下の説明において、一つ若しくは複数の本明細書に記載される具体的な詳細なしに、又は他の方法、コンポーネント、材料等を用いて実施形態が実践され得ることが、当業者に認識される。他の場合において、実施形態の説明を不必要に不明瞭とすることを避けるため、周知の構造は示されておらず、又は詳細に説明されていない。
文脈により別の意味が求められない限り、以下の明細書及び特許請求の範囲を通して、「備える(comprise)」という用語及びその変化形、例えば「備える(comprises)」、「備えている(comprising)」、「含んでいる(including)」及びその変化形、例えば「含まれる(included)」は、非制限的で包含的な意味で、すなわち「含むが制限されない」として解釈されるものとする。
本明細書を通して、「一実施形態」又は「一つの実施形態」という言及は、実施形態に関連して記載される具体的特徴、構造又は特性が少なくとも一つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書を通して、様々な場所での「一実施形態」又は「一つの実施形態という語句の出現は、必ずしも全て同じ実施形態を指すわけではない。さらに、具体的特徴、構造又は特性は、一つ又は複数の実施形態において、任意の好適な様式で組み合わされてもよい。
本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される場合、単数形「a」、「an」及び「the」は、文脈上異なる意味が明示されない限り、複数形の呼称を含む。また、「又は」という用語は、文脈上異なる意味が明示されない限り、「及び/又は」を含む意味で広く使用されることに留意されたい。
明確性及び理解の容易性のために、上流及び下流等の方向を示す用語は順序を示すために使用され得るが、本発明の範囲を制限することを意図しない。参照の容易性及び説明目的のために、PCT出願第US2006/026018号、「System and Method for Accelerating the Conversion of Asbestos in the Process of Mineralogical Conversion」の処理環境が使用され得るが、制限的に解釈されるべきではない。
アスベストは、歴史的に、多くの商業用途、建築用途、建設用途、及び住宅用途に使用されてきた、天然に存在する鉱物である。アスベスト鉱物は、一般に、クリソタイル、アモサイト、直閃石、クロシドライトといった鉱物を含む任意のアスベスト鉱物繊維として分類されるが、他の複合鉱物、特にアスベスト鉱物繊維と無機及び有機材料を含む添加剤又はマトリックス物質との混合物を含み得る。これらの材料は、商業地、建築現場、建設現場、及び住居地から除去されると、多くの場合、セメント、石膏、漆喰、ドロマイト、及び様々なケイ酸塩又はその他の建築材料と混合される。典型的には、この材料の複合物は、取扱い可能な小片に破壊され、プラスチック袋の中に入れられている(ACMと総称する)。
ACMは、設置場所から除去されると、続いて処理又は廃棄施設に搬送される。上で参照した国際出願第PCT/US2006/026018号に記載のように、ACMを処理するための一つのプロセスは、鉱物学的変換である。鉱物学的変換は、鉱化剤を使用して鉱化炉内でACMを加熱し、それによりACMを、透過型電子顕微鏡、X線回折、及び光学顕微鏡技術を使用して分析した場合に検出不可能な濃度のアスベストを含有する、アスベスト不含鉱物に変換することにより、達成することができる。
一般に、及び一実施形態によれば、方法は、ACMが細断された後に噴霧形態で鉱化剤を適用し、鉱化炉内での鉱化に必要な時間を約30分から約20分まで短縮し、また鉱化時間の短縮及び液体鉱化剤の炉への導入の低減に関連して鉱化炉のエネルギー消費を削減するステップを含む。典型的なエネルギー節約量は、約1インチから2インチ以下の間の粒径及び約15ポンド毎立方フィート〜50ポンド毎立方フィートの間の密度を有する細断ACMに対して、2000ポンド毎時の細断ACM処理速度で約1,000,000btu毎時である。
様々な実施形態によれば、ACMへの鉱化剤の非効果的及び不十分な適用の問題は、ACMのサイズを低減することにより解決される。ACMのサイズを低減するための方法は、プラスチック袋等のACMを保持する容器(ACMと総称する)を、細断ACMに処理するステップと、細断ACMへの適用のために鉱化剤を調製するステップと、細断ACMに調製された鉱化剤を適用するステップとを含む。細断ACMに鉱化剤が適用される速度は制御された速度であってもよく、また細断ACM上に鉱化剤を均一に分配するような様式で行われてもよい。
未加工ACMは、プラスチック袋に入れられているか否かに関わらず、2インチの開口を有する篩を通過させるのに十分な粒径までACMを細断する細断システムにより、サイズを低減することができる。鉱化剤は、細断ACMに噴霧形態で適用される。一実施形態において、適用される鉱化剤の量は、細断システムに供給されるACMの重量に従い制御される。さらに別の実施形態において、袋詰めされた、又は袋詰めされていない未加工ACMは、まず、それに適用される鉱化剤の量を決定するために秤量又は測定される。或いは、一つ又は複数の送風器により、細断ACMを形成又は取り扱うシステム全体に部分減圧を誘引してアスベスト繊維の放出を防止し、送風器の空気を高効率フィルタに通過させて、処理システムから引き出された可能性のある繊維を捕捉する。
また、細断又はサイズ低減されたACMへの適用のために鉱化剤の溶液を調製するステップを含む方法が提供される。これは、水がアルカリ金属水酸化物、アルカリ金属ケイ酸塩、アルカリ金属ホウ酸塩、又はこれらの混合物を含み得る濃縮鉱化剤と混合される混合タンクを使用するステップと、混合タンク内で混合器を使用して、約8〜12重量パーセントの範囲内の濃度のアルカリ金属水酸化物、アルカリ金属ケイ酸塩、アルカリ金属ホウ酸塩、又はこれらの混合物を有する鉱化剤を調合し、鉱化剤の濃度を測定及び制御するステップと、サイズ低減又は細断されたACMへの供給及び適用のために、鉱化剤をデイタンクに移送するステップと、混合タンク、デイタンク、及びサイズ低減又は細断されたACMに鉱化剤が適用されるユニットを接続する、断熱又は外部加熱(heat traced)された供給、移送及び再循環ラインを使用するステップと、次いで、弁及び制御器を含み得る鉱化剤噴霧装置を使用して、サイズ低減又は細断されたACMの量に基づき適用される鉱化剤の量を調整するステップとを含む。
好ましい実施形態において、鉱化剤噴霧装置は、細断ACM上に鉱化剤を噴霧するためのノズルを装備している。アスベスト細断システムの細断器又は細断ユニットの下流側に挿入され得る噴霧ノズルは、細断ACMが浮遊、撹拌又は混合されている間に細断ACMに鉱化剤を送達する。噴霧ノズルは、一つのノズル、一連のノズル、又は同調して、連続して、若しくは段階的に鉱化剤を適用する複数のノズルであってもよい。一実施形態において、噴霧ノズルは、細断ACMが細断システム又は細断器から出る際に細断ACMに鉱化剤を適用するように位置付けられる。
鉱化剤は、温度制御タンク、混合タンク又は槽内に鉱化剤を格納するシステムにより加熱される。タンク、混合タンク、又は槽は、鉱化剤を高温に維持するために断熱又は外部加熱(heat traced)され得る。最も好ましくは、鉱化剤は、約華氏120度〜華氏160度の範囲内の温度で維持される。関連したポンプ、配管、弁、制御器、及びそのような混合及び移送システムの当業者により使用されるその他の機器もまた、加熱、断熱、又は外部加熱(heat traced)され得る。
細断ACMは、鉱化剤で処理された後、ACMを本質的に非アスベスト含有鉱物に鉱化するための鉱化炉又は窯内での処理を含む、さらなる鉱化プロセスに進めることができる。理想的には、ACMが細断ACMに加工された後、鉱化剤が適用され、細断ACMが圧密粒子に圧密され、圧密粒子が粒子に破砕され、粒子が炉内に拡散され、そこで粒子が加熱されてアスベスト不含鉱物に鉱化される。
本発明者は、高温処理されたACMが鉱化炉から出た後に制御雰囲気ユニット内で徐々に冷却されれば、鉱化炉又は窯から取り出した後のアスベスト不含材料への変換が短時間継続することを見出した。得られる生成物は、透過型電子顕微鏡、X線回折、及び光学顕微鏡技術を使用して分析した場合に検出不可能な濃度のアスベストを含有する、アスベスト不含鉱物である。鉱化炉内での加熱に必要な時間は、徐冷却及びさらなる鉱化のために鉱化炉から出る粒子を制御雰囲気ユニット内で徐々に冷却する方法を使用して、約1分から2分の間の時間短縮することができる。期待されるエネルギー節約量は、処理される細断ACM1トン当たり約200,000BTUから400,000BTUの範囲内である。
別の実施形態によれば、鉱化炉又は窯から出る粒子を冷却する方法は、鉱化炉又は窯から出る粒子を制御雰囲気ユニットに移送するステップと、粒子を徐々に冷却するステップとを含む。
別の実施形態によれば、方法は、ACM、細断ACM、並びに圧縮ACM及びACM粒子の細断及び全ての移送操作を含め、ACMの処理の間アスベスト又はACMの放出を防ぐためにフィルタが微粒子を捕集する密閉環境内で約0.5水柱インチの真空下で操作するステップを含む。
また、プラスチック若しくは他の種類の材料に袋詰めされた、又は袋詰めされていないACM(袋及びACMをACMと総称する)を、ACM粒子のサイズを低減してサイズ低減ACMを作製するデバイスに移送するユニット、サイズ低減ACM粒子を鉱化剤で処理し、それにより処理されたACMを生成するデバイス、処理されたACMを圧縮ACMに圧縮する圧密ユニット、圧縮ACMを鉱化炉に移送するユニット、鉱化炉内で圧縮ACMを破砕粒子に破砕するユニット、破砕粒子を鉱化炉内に拡散させるユニット、破砕粒子に直接熱を適用する熱源、及び加熱された破砕粒子を制御雰囲気チャンバ内で冷却するシステムを使用して、ACMを鉱化剤で処理してアスベストをアスベスト不含鉱物に変換するシステムが提供される。
ACM粒子のサイズを低減するデバイスは、好ましくは、細断ACMを作製する細断器である。他の実施形態は、鉱化剤が施されるのに利用可能な表面積を増加させるためにACMを引き裂く一つ又は複数の他のデバイスを使用し得る。ACM粒子は、細断器、グラインダ、粉砕器、又は鉱化剤が施されるのに最適なサイズまでACM粒子のサイズを低減することができるその他のデバイスを使用して、細断され、引き裂かれ、又はその他の様式でサイズが低減されて、鉱化剤が施され得る。
別の特徴は、混合器、撹拌器、又はサイズ低減ACMの表面積が鉱化剤が施されるのに最大化されるようにサイズ低減ACMをチャンバ内に分配することができる別のユニットを含む。
サイズ低減ACMを鉱化剤で処理するデバイスは、水及び鉱化剤が混合される混合タンクと、サイズ低減ACM又は細断ACMに鉱化剤を適用する前に鉱化剤を格納するデイタンクと、混合された水及び鉱化剤(鉱化剤と総称する)の濃度及び体積を測定するデバイスと、混合タンク、デイタンク、及び細断ACMに鉱化剤を適用する鉱化剤適用装置の間で鉱化剤を搬送するための移送機構とを含む。
さらなる実施形態によれば、鉱化剤適用装置は、噴射システム、噴霧ノズル、又はサイズ低減ACM若しくは細断ACM上に鉱化剤を均一に分散させるその他の噴射器を含む。鉱化剤適用装置は、ポンプ、管、弁、計測器、センサ、調整器、計器、及び流体移送システムの当業者により認識されるその他の関連コンポーネントを含む。好ましい実施形態において、鉱化剤適用システムのコンポーネントは、加熱、外部加熱(heat traced)、又は断熱される。
システムは、鉱化加熱器又は窯から出る材料を、材料が徐々に冷却される制御雰囲気領域に移送する。ACM、サイズ低減ACM、細断ACM、圧縮ACM、破砕粒子、及び得られる本質的にアスベスト不含の材料を、熱い間に移すユニットが提供される。
本開示の別の態様によれば、システムは、ACM、細断ACM、破砕粒子、圧縮ACM、及び粒子を密閉し、濾過装置を使用して微粒子、塵及びその他の放出物を回収するアセンブリを含む。好ましい実施形態において、放出物を防止するために、約0.5水柱インチの真空を適用するデバイスが提供される。
図1を参照すると、鉱物学的変換は、ACM12が細断システム14に導入され、鉱化剤の迅速な受け入れ及び/又は吸収のためにACMのサイズが低減される、変換システム10により達成される。サイズ低減ACM16は、筐体及び混合器18内に通過し、ACMを約15ポンド毎立法フィートから50ポンド毎立法フィートの範囲内の最小密度に圧縮して圧縮ACM22を排出する圧密デバイス20に進入する。圧縮ACM22は、鉱化炉24に排出され、そこでACM22は加熱され(26)、造粒シャフト28又は一連の造粒シャフトと衝突し、加熱されたACMをより小さい圧密ACM粒子30に低減する。次いでACM粒子30は、より小さい圧密ACM粒子34を炉24内に拡散させる撹拌/拡散シャフト32に移される。熱源36は、炉24内の撹拌/拡散シャフト32の下流側に位置し、拡散したACM粒子34に直接熱を適用する。最終的なアスベスト不含材料38が生成され、これが搬送デバイス40内に排出され、格納容器41に排除される。
本発明者は、ACMのサイズが低減された後にACMに均一に鉱化剤を適用することにより、ACMの鉱物学的変換がより迅速及びより効率的に進行することを発見した。図1及び2に示されるのは、本開示の一実施形態であり、ACM12が細断システム14に送達され、そこでACMが細断され、鉱化剤適用ヘッダ46を使用して鉱化剤42が鉱化剤ノズル44に分配され、それにより処理されたACM17が得られる。噴射システム(以下で説明される)は、鉱化剤42を、噴霧、ミスト、霧化、液滴、又はその他の極めて分散した形態で、好ましくは細断又はサイズ低減されたACM16が浮遊、拡散、又は混合されている間に適用する。一実施形態において、細断ACMは、細断システム14の推進力及び重力により篩80を通して排出され、それにより鉱化剤を施すために細断ACMを分配する。噴霧又は噴射ノズル44は、いくつかの商業的に利用可能な供給源から得ることができ、本明細書においては詳細に説明されない。簡潔には、図2及び3に示される構成は、溶液の結晶化を防止するためにノズル44を高温に保つことを意図する。ノズルは、適用間に重力により自動的に排液するように、又は、プロセスが中断された場合は結晶化を防止するように構成される。結晶化が生じた場合、ノズル44は閉塞する。
図2に示されるように、鉱化剤42は、細断システム14の下流側のチャンバ筐体及び混合器18内に、ノズル44の噴射ポート48を通して噴射される。図2を参照すると、鉱化剤42は、添加容器50及び移送機構又は導管52、混合タンク54、デイタンク56、複数のポンプ58、供給及び再循環ライン60、鉱化剤適用ヘッダ46、噴射ポート48又は複数の噴霧ノズル44、並びに、ヘッダ46への鉱化剤42の添加速度を制御するための時限又は容量制御弁62を使用することにより調製される。混合タンク54は、管、弁、制御器、計測器、計器、及び当技術分野において流体移送における使用に好適であると認識されるその他の機器の系統により、デイタンク56、供給及び再循環ライン60、鉱化剤適用ヘッダ46、噴霧ノズル44、及び時限弁62と流体連通している。一実施形態において、混合タンク54、デイタンク56、移送及び再循環ライン60、鉱化適用ヘッダ46、並びに噴射ノズル44は、従来の様式で加熱又は断熱(47)され得る。
水と混合される鉱化剤42として、好ましくは濃縮ホウ砂溶液が使用される。しかし、鉱化剤42は、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属ケイ酸塩、アルカリ金属ホウ酸塩、又はこれらの任意の組合せの溶液であってもよい。別の実施形態において、混合タンク54は混合器64を装備しており、また混合タンク54、添加容器50、移送機構52、デイタンク56、複数のポンプ58、供給及び再循環ライン60、鉱化剤適用ヘッダ46、噴射ポート又は複数の噴霧ノズル44、並びに、鉱化剤の添加速度を制御するための時限又は容量制御弁62は、鉱化剤の混合、濃度、管理、循環及び分配を監視及び制御するための計器システム66に接続され、それにより制御される。混合されたホウ砂溶液は、細断器14に送達される前に、加熱、断熱されたデイタンク56に移送される。移送システムは、詰まりを防止するためにシステムの循環及び洗浄を可能にするための断熱、外部加熱(heat-traced)された再循環ライン60及び複数のポンプ58を含む。
加熱された混合ホウ砂溶液42は、デイタンク56から再循環ライン60及びヘッダ46を通して、最も好ましくは細断ACM16が細断システム14から出る際に噴霧システムを通して細断ACM16に送達される。供給ライン60及びヘッダ46を通したホウ砂溶液の送達速度は、細断器14に進入するACMの重量センサ68により測定される重量に基づき、時限弁62により調整される。過剰の鉱化剤42は回収され、再利用のためにデイタンク56に搬送され得る。
別の実施形態によれば、鉱化剤は、約8〜12重量パーセント(これを含む)の間の濃度を有する、アルカリ金属水酸化物溶液、アルカリ金属ケイ酸塩溶液、アルカリ金属ホウ酸塩、アルカリ土類金属ホウ酸塩溶液、又はこれらの混合物を含む。
鉱化剤42は、華氏120度〜華氏160度の範囲内の温度に加熱又は維持され得る。相互接続された混合タンク54、デイタンク56、再循環ライン60及び適用ヘッダ46は、エネルギーを保存し、鉱化剤の温度を約華氏120度〜華氏160度の範囲内に維持するために、好ましくは加熱、外部加熱(heat traced)、又は断熱される。
ACM12は、理想的にはシステム10の能力により決定される速度で、細断器14に送達される。細断システム14は、細断器、グラインダ、粉砕器、又は金属検出システムを含み得る。
さらに、細断器14、筐体及び混合器18、並びに移送機構52は、0.4水柱インチ〜0.6水柱インチの範囲内の真空下で操作される。好ましい実施形態において、閉じ込められた筐体は、放出物、粒子、及び塵を捕捉するために、管路70、送風器72、及びフィルタ74を装備している。
総括すると、鉱化剤42で処理される細断ACM17は、続いて圧密され(20)、圧密ACMが粒子30に破砕され、この粒子が鉱化のためにACM鉱化炉24内に拡散され(32)、次いで冷却のために閉鎖された制御雰囲気領域に移されるが、それらは全て上でより詳細に説明されている。得られた冷却後の鉱化材料は、包装され、さらなる取扱い又は廃棄のための領域に移される。得られた鉱化材料は、透過型電子顕微鏡、X線回折、及び光学顕微鏡技術を使用して分析した場合に検出不可能な濃度のアスベストを含有する。
ACM12は、手作業で細断システム14内に供給することができるが、機械的装置を使用して、ACM12を細断する細断システム14にプラスチック袋を送達するホッパーに、ACM12を含有するプラスチック袋を送達することができる。コンベヤ又は他の好適な手段が、鉱化剤で処理された細断ACMを、さらなる下流側の鉱化処理のために移送する。ホッパーはACMを受容して、任意の数の一般に入手可能な移送機構により、例えば重力、コンベヤ、又は他の運搬手段により、ACMを搬送する。細断器14は、鉱化剤の適用のためにACMを前処理する任意の好適な種類のものであってもよく、好ましい実施形態は、低速リップ剪断(rip-shear)細断器を使用する。代替の実施形態において、加熱器/炉に対応する能力を有するクロスカット細断器を使用することができる。
上述の様々な実施形態を組み合わせて、さらなる実施形態を提供することができる。本明細書において参照される、及び/又は出願データシートに列挙される米国特許、米国特許出願公開、米国特許出願、外国特許、外国特許出願、及び非特許出版物は全て、参照することによりそれらの全内容が本明細書に組み込まれる。実施形態の態様は、必要に応じて、様々な特許、出願、及び出版物の概念を使用するように修正し、さらなる実施形態を提供することができる。
上述の説明に照らして、これらの変更及び他の変更を実施形態に行うことができる。概して、以下の特許請求の範囲において、使用される用語は、特許請求の範囲を、本明細書及び特許請求の範囲において開示される特定の実施形態に制限するように解釈されるべきではなく、そのような特許請求の範囲が適用される等価物の全範囲とともに、全ての可能な実施形態を含むように解釈されるべきである。したがって、特許請求の範囲は、本開示により制限されない。
Claims (36)
- アスベストを、本質的にアスベスト不含の鉱物であって、透過型電子顕微鏡、X線回折、及び光学顕微鏡技術を用いて分析しても検出不可能な濃度のアスベストを含有するものに変換する目的で、アスベスト含有材料(ACM)を鉱化剤で処理するための方法であって、
ACMを細断ACMへと細断して、表面積を増大させるステップと、
細断ACM上に鉱化剤を均一に分配するための装置を使用して、細断ACMに鉱化剤を適用するステップと
を含む方法。 - ACMを細断するステップが、細断ACMが直径約2インチの開口を有する篩を通過するようにACMを細断ACMへと細断する細断システムを使用することを含む、請求項1に記載の方法。
- 鉱化剤を適用するステップが、細断ACM上に鉱化剤を噴霧することを含む、請求項2に記載の方法。
- 細断ACMに鉱化剤を適用する前に、細断システムに供給されるACMの量を秤量するステップを含む、請求項3に記載の方法。
- 鉱化剤が、細断システムに供給されるACMの重量に基づき、経時的に制御された量で細断ACMに適用される、請求項4に記載の方法。
- 細断ACMに鉱化剤を適用する前に、鉱化剤を約華氏120度〜約華氏160度の範囲内の温度に加熱するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 細断ACMに適用するための鉱化剤を提供するステップであって、
約8〜12重量パーセントの間の濃度まで水を濃縮鉱化剤と混合して、鉱化剤を作製するステップと、
鉱化剤分配システムに鉱化剤を移送するステップと、
鉱化剤が施される細断ACMの重量を測定するステップと、
鉱化剤が施される細断ACMの測定された重量に基づき、鉱化剤分配システムを使用して細断ACMに鉱化剤を送達するステップと
を含むステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 混合タンク内で濃縮鉱化剤を水と混合するステップと、
混合タンクからデイタンクに鉱化剤を移送するステップと、
細断システムにより細断された細断ACMの重量を測定するステップと、
デイタンクから鉱化剤分配システムに鉱化剤を移送するステップと、
タンク、移送ライン、及び送達システム内の鉱化剤を加熱するステップと、
鉱化剤分配システムを使用して、細断システムにより細断された細断ACMの秤量された量から決定される量の鉱化剤を細断ACM上に噴霧するステップと
をさらに含む、請求項7に記載の方法。 - 鉱化剤が、水と混合されたアルカリ金属水酸化物、アルカリ金属ケイ酸塩、アルカリ金属ホウ酸塩、アルカリ土類金属ホウ酸塩、又はこれらの混合物の溶液を含む、請求項1に記載の方法。
- 鉱化剤の濃度が、8〜12重量パーセントの間である、請求項9に記載の方法。
- 鉱化剤を適用した後に細断ACMを圧密するステップと、圧密ACMを粒子へと破壊するステップと、ACM粒子を炉内に拡散させるステップと、ACM粒子を炉内で加熱するステップと、加熱されたACM粒子を冷却のために密閉された制御雰囲気容器中に移すステップとをさらに含む、請求項3に記載の方法。
- 送達システムを使用して細断ACMに鉱化剤を適用することにより細断ACMを処理した後、細断及び処理されたACMを圧縮ACMへと圧縮するステップと、
圧縮ACMを破砕粒子へと破砕するステップと、
破砕粒子を炉内に拡散させるステップと、
破砕粒子に熱を与えて加熱された破砕粒子を得るステップと、
加熱された破砕粒子を、密閉された制御雰囲気領域において冷却するステップと
を含む、請求項1に記載の方法。 - 送達システムが、噴霧システムを使用して細断ACMに鉱化剤を送達する、請求項12に記載の方法。
- 細断ACMに鉱化剤を適用することにより細断ACMを処理するステップが、細断ACMへと細断されるACMの重量に基づき、細断ACMに適用される鉱化剤の量を制御するステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。
- 細断ACMに鉱化剤を適用するステップが、
細断ACMに鉱化剤を適用する速度を測定するステップと、
細断ACM中約0.5〜1重量パーセントの範囲内の濃縮鉱化剤の濃度を達成するのに十分な量の鉱化剤を適用するステップと
をさらに含む、請求項14に記載の方法。 - ACMを細断ACMへと細断する速度を測定するステップと、
ACMを細断ACMへと細断する速度に基づき、細断ACMに適用される鉱化剤の量を経時的に制御するステップと
をさらに含む、請求項12に記載の方法。 - 細断ACMに鉱化剤を適用することにより細断ACMを処理するステップが、細断ACMに鉱化剤を適用する前に、鉱化剤を約華氏120度〜約華氏160度の範囲内の温度に加熱するステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。
- 取扱い機構を使用して加熱された破砕粒子を密閉された制御雰囲気領域に移すことにより、加熱された破砕粒子を冷却するステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。
- 細断及び処理されたACMを圧縮するステップが、圧縮ACMを矩形ブロック又は円筒の形状に成形するステップを含む、請求項12に記載の方法。
- 矩形又は円筒状ブロックが粒子へと破砕される、請求項19に記載の方法。
- 破砕粒子に熱を適用するステップが、バーナを使用して炎を直接破砕粒子に適用するステップを含む、請求項20に記載の方法。
- アスベスト含有材料(ACM)を鉱化剤で処理するための装置であって、
ACMを受容して細断するように適合された細断システムと、
細断ACMに鉱化剤を送達して処理されたACMを形成するように適合された送達システムと
を備える装置。 - 送達システムが、細断ACMに鉱化剤を噴霧するように適合された噴霧システムを備える、請求項22に記載の装置。
- 細断ACMに鉱化剤を適用する前に細断ACMの量を秤量するためのデバイスをさらに備える、請求項22に記載の装置。
- 送達システムが、細断ACMの秤量された量に基づく速度で細断ACMに鉱化剤を送達するように適合された、請求項24に記載の装置。
- 鉱化剤送達システムが、細断ACMに鉱化剤が適用される速度を測定するように適合された、請求項22に記載の装置。
- 鉱化剤送達システムが、ACMが細断される速度に基づく速度で細断ACMに鉱化剤を送達するように適合された、請求項26に記載の装置。
- 送達システムが、細断ACMに鉱化剤を適用する前に鉱化剤を加熱するように適合されたユニットをさらに備える、請求項22に記載の装置。
- 処理されたACMを圧縮ACMに圧縮する圧密ユニットと、
圧縮ACMを破砕粒子に破砕するユニットと、
破砕粒子を炉内に拡散させるユニットと、
破砕粒子に直接熱を適用して加熱された破砕粒子を形成する熱源と、
加熱された破砕粒子を冷却するシステムと
を備える、請求項22に記載の装置。 - 加熱された破砕粒子を熱い間に移すユニットをさらに備える、請求項29に記載のシステム。
- 細断ACMに鉱化剤を送達する送達システムが、噴霧装置を備える、請求項30に記載のシステム。
- ACMの量を秤量するシステムをさらに備え、細断ACMに鉱化剤が適用される前に秤量されたACMの重量を決定する、請求項31に記載のシステム。
- 秤量されたACMの重量に基づき、細断ACMに所定量の鉱化剤を適用する速度を制御するシステムをさらに備える、請求項32に記載のシステム。
- 鉱化剤を送達する送達システムが、
細断システムがACMを細断ACMへと細断する速度を測定するためのシステムと、
細断システムがACMを細断する速度に基づき、細断ACMに鉱化剤を適用する速度を制御するシステムと
をさらに備える、請求項29に記載のシステム。 - 細断ACMに鉱化剤を適用する前に鉱化剤を加熱するユニットをさらに備える、請求項31に記載のシステム。
- 加熱された破砕粒子を密閉された制御雰囲気領域に移すシステムをさらに備え、加熱された破砕粒子がそこで徐々に冷却される、請求項29に記載のシステム。
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