JP2020069406A - 金属含有廃棄物の処理装置及び処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】都市ごみ焼却灰等の金属含有廃棄物から有価金属を効率よく回収すると共に、軽産物の利用促進を図る。【解決手段】金属含有廃棄物を軽産物と重産物に選別する（第１）風力選別機６、２２と、風力選別機によって選別された重産物から有価金属を回収する手段１１とを備える金属含有廃棄物の処理装置１、２１。風力選別機の前段に、金属含有廃棄物を乾燥させる乾燥機２、金属含有廃棄物から磁着物を選別する（第１）磁力選別機３及び金属含有廃棄物を破砕する（第１）破砕機４から選択される一以上を備えることができる。破砕機を備える場合には、風力選別機の前段に、破砕機によって破砕された金属含有廃棄物から磁着物を選別する第２磁力選別機５を備えることができる。【選択図】図１
Description
本発明は、金属含有廃棄物の処理装置及び処理方法に関し、特に、都市ごみ焼却灰等から貴金属、アルミニウム、鉄、銅等の有価金属を回収する技術に関する。
都市ごみ焼却灰等から有価金属を回収するにあたって、特許文献１には、都市ごみ焼却灰を粉砕した後、粉砕物からミル精粉とミル排石を選別するにあたり、選別する粒径分布を調整することでミル排石の有価金属含有率を高め、ミル排石から有価金属を回収する方法が記載されている。
しかし、上記特許文献１に記載の方法では、アルミニウム、銅、ステンレス等の微粉砕が不要で粉砕困難な粒子も粉砕機で微粉砕しようとするため、これらの粒子を多く含んだ大量のミル排石が発生すると共に、ミル排石を定期的に排出しなければ、ミルの安定運転が困難になるという問題があった。
一方、特許文献２には、都市ごみ焼却灰を破砕して貴金属濃縮粒子を生成する破砕工程と、破砕工程で得られた粒子を一定の粒径に分級する分級工程と、分級工程で得られた粒子を、重産物として貴金属濃縮粒子と、軽産物としてその他の粒子に比重選別する比重選別工程とを有する貴金属回収方法が記載されている。
しかし、上記特許文献２に記載の方法では、テーブル上で比重選別を行うため、軽産物に有価金属が混入し、その分だけ重産物から回収できる有価金属量が減少するという問題があった。また、この比重選別では、金属のみならず、陶器やガラスも軽産物に混入し、これらは粉砕し難いため、軽産物を例えばセメント原料として利用し難くなるという問題もあった。
そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、都市ごみ焼却灰等の金属含有廃棄物から有価金属を効率よく回収すると共に、軽産物の利用促進を図ることを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、金属含有廃棄物の処理装置であって、金属含有廃棄物を軽産物と重産物に選別する風力選別機と、該風力選別機によって選別された重産物から有価金属を回収する手段とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、風力選別機によって金属含有廃棄物を軽産物と重産物に選別することで、軽産物に有価金属が混入し難くなるため、金属含有廃棄物から効率よく有価金属を回収することができる。また、風力選別機の場合は、比重選別機を用いた場合のように、軽産物に破砕が困難な金属だけでなく、陶器やガラスが混入することもないため、軽産物の利用促進を図ることもでき、セメント原料等に利用することができる。さらに、風力選別機は、篩い分け選別機を用いた場合のように詰まることがなく、安定運転を確保することができる。
上記金属含有廃棄物の処理装置において、前記風力選別機の前段に、前記金属含有廃棄物を乾燥させる乾燥機、前記金属含有廃棄物から磁着物を選別する磁力選別機及び前記金属含有廃棄物を破砕する破砕機から選択される一以上を備えることができる。これにより、金属含有廃棄物の性状に応じて必要な前処理を施した上で風力選別機に供給することができるため、有価金属の回収効率が向上する。
また、前記破砕機を備える場合には、前記風力選別機の前段に、前記破砕機によって破砕された金属含有廃棄物から磁着物を選別する磁力選別機を備えることで、破砕によって選別可能になった磁着物を風力選別機の前段で回収することができるため、軽産物への有価金属の混入を防止し、有価金属の回収効率がさらに向上する。
さらに、本発明に係る金属含有廃棄物の処理装置は、前記風力選別機によって選別された重産物を破砕する破砕機と、該破砕機によって破砕された重産物から磁着物を選別する磁力選別機と、該磁力選別機によって磁着物が除去された重産物をさらに軽産物と重産物に選別する第２風力選別機とを備え、前記有価金属回収手段は、該第２風力選別機によって選別された重産物から有価金属を回収することができる。この構成により、風力選別機によって選別された重産物に含まれる金属以外の廃棄物を適切に処理して軽産物として選別することができるため、有価金属の回収効率が向上する。また、金属を過剰に粉砕しないので、有用金属や重金属が微粉側に移行せず、有用金属の回収率が上昇し、軽産物をセメント原料として利用した場合に、セメント原料の重金属含有率が低下する。
また、本発明に係る金属含有廃棄物の処理装置は、前記風力選別機よりも風速が早く設定され、前記風力選別機によって選別された重産物をさらに軽産物と重産物に選別する第２風力選別機と、該第２風力選別機によって選別された重産物から磁着物を選別する磁力選別機とを備え、前記有価金属回収手段は、該磁力選別機によって磁着物が除去された重産物から有価金属を回収することができる。風速が異なる２つの風力選別機を直列に設けることで、金属含有廃棄物に含まれる金属等の重量に応じたきめ細かな選別が可能となり、有価金属の回収効率が向上する。また、破砕機を設けないため、上記発明と比較して設備及び処理コストを低く抑えることができる。
さらに、本発明に係る金属含有廃棄物の処理装置は、前記軽産物を粉砕する粉砕機を備えることができ、軽産物を粉砕してセメント原料粉末等として利用することができる。また、上記構成によって、軽産物に移行する金属の粒径が小さくなっているため、粉砕機の負荷が小さくなり、粉砕機のミル排石の量も少なくなるため、粉砕機の運転が安定する。
さらにまた、本発明は、金属含有廃棄物の処理方法であって、金属含有廃棄物を軽産物と重産物に風力選別し、該風力選別によって選別された重産物から有価金属を回収することを特徴とする。本発明によれば、上記発明と同様に、風力選別によって金属含有廃棄物を軽産物と重産物に選別することで、軽産物に有価金属等が混入し難くなるため、金属含有廃棄物から効率よく有価金属を回収することができると共に、軽産物の利用促進を図ることもできる。
以上のように、本発明によれば、都市ごみ焼却灰等の金属含有廃棄物から有価金属を効率よく回収すると共に、軽産物の利用促進を図ることが可能となる。
図１は、本発明に係る金属含有廃棄物の処理装置及び処理方法の第１の実施形態を示し、この処理装置１は、都市ごみ焼却灰（以下「焼却灰」という。）を乾燥させる乾燥機２と、乾燥後の焼却灰を磁力選別する第１磁力選別機３と、第１磁力選別機３で選別された非磁着物を破砕する第１破砕機４と、第１破砕機４による破砕物を磁力選別する第２磁力選別機５と、第２磁力選別機５で選別された非磁着物を風力選別する第１風力選別機６と、第１風力選別機６による重産物を破砕する第２破砕機７と、第２破砕機７による破砕物を磁力選別する第３磁力選別機８と、第３磁力選別機８による非磁着物を風力選別する第２風力選別機９と、第２風力選別機９による重産物から有価金属を回収する手段１１と、第１及び第２風力選別機６、９によって選別された軽産物を粉砕する粉砕機１０とを備える。尚、焼却灰の性状によっては、第１破砕機４４に代えて解砕機を用いることもできる。
乾燥機２は、焼却灰を乾燥させて第１磁力選別機３による選別を容易にするために設けられ、熱源を利用した一般的な乾燥機、セメント焼成設備の熱風ダクトの他、生石灰、ゼオライトのように水と接触して発熱するものを混合し、その発熱のエネルギーで乾燥を行う装置等を用いることができる。乾燥後の水分は、後段の選別処理が可能になるように調整し、好ましくは２０％以下に、さらに好ましくは１５％以下に、特に好ましくは５％以下に調整する。
第１磁力選別機３は、後段の第１破砕機４４の保護のため、比較的大きな金属を除去するために設けられる。焼却灰には、数十ｍｍ〜数百ｍｍの鉄等の金属屑が含まれる場合があるので、永磁式吊下げ磁力選別機等を用いて金属屑等を除去する。
第１破砕機４は、第１磁力選別機３によって比較的大きな金属が除去された後の非磁着物を破砕するために設けられ、インパクトクラッシャー、ハンマークラッシャー、ロールクラッシャー、ジョークラッシャー等を用いることができる。第１破砕機４による破砕で、非磁着物中の針金等の金属粒子を分離することもできる。
第２磁力選別機５は、第１破砕機４による破砕物に含まれる磁着物を除去するために設けられる。磁着物が除去できれば、磁力選別の方式は限定されないが、例えば磁束密度が５０００ガウス以上のドラムを備えたドラム式磁力選別機を用いることができる。
第１風力選別機６は、第２磁力選別機５で選別された非磁着物を軽産物と重産物に選別するために設けられ、ジグザグ式風力選別機や内部循環式風力選別機等を用いることができる。
第２破砕機７は、第１風力選別機６で選別された重産物を破砕するために設けられ、第１破砕機４よりも処理対象物を細かく破砕可能なように調整したインパクトクラッシャー、ハンマークラッシャー、ロールクラッシャー、ジョークラッシャー等を用いることができる。
第３磁力選別機８は、第２破砕機７による破砕物から細かい磁着物を除去するために設けられ、この第３磁力選別機８にも磁束密度が５０００ガウス以上のドラムを備えたドラム式磁力選別機を用いることができる。
第２風力選別機９は、第３磁力選別機８で選別された非磁着物を軽産物と重産物に選別するために設けられ、第１風力選別機６と同様のものを用いることができる。また、第２風力選別機９を設けずに、第３磁力選別機８で選別された非磁着物を第１風力選別機６に戻し、第１風力選別機６から第３磁力選別機８の間で処理対象物を循環させることもできる。
有価金属回収手段１１は、第２風力選別機９で選別された重産物から有価金属を回収するために設けられ、篩い分け選別機、比重選別機、渦電流選別機等を用いることができる。
粉砕機１０は、第１及び第２風力選別機６、９によって選別された軽産物を粉砕するために設けられ、ローラーミル、ハンマーミル、ボールミル、チューブミル、自生粉砕機等を用いることができる。
次に、上記構成を有する処理装置１による金属含有廃棄物の処理方法について、図１を参照しながら説明する。
まず、乾燥機２で焼却灰を乾燥させ、乾燥した焼却灰を第１磁力選別機３で選別処理することで、比較的大きな金属等を除去する。第１磁力選別機３で選別された非磁着物を第１破砕機４で破砕することで、非磁着物に付着する針金等の金属粒子を分離する。第１破砕機４による破砕物を第２磁力選別機５で選別処理することで上記針金等の金属を除去する。
次に、第２磁力選別機５からの非磁着物を第１風力選別機６で選別処理することで、軽産物と有価金属を多く含む重産物とに選別する。風力選別機６で選別された重産物には、金属の他にガラも含まれるため、第２破砕機７で破砕した後、第３磁力選別機８で選別処理して細かい磁着物を除去する。また、第３磁力選別機８で選別された非磁着物を第２風力選別機で選別処理することで残存する軽産物を分離する。
第２風力選別機６、９で選別された重産物を、有価金属回収手段１１としての篩い分け選別機等で選別処理することで、金、銀、銅、アルミニウム、ステンレス等の有価金属及び重金属を回収する。
一方、第１及び第２風力選別機６、９で選別された軽産物は、そのままセメント原料として使用することができるが、微粉化が必要な場合には、さらに粉砕機１０で粉砕する。粉砕機１０によるミル精粉はセメント原料粉末等として利用することができる。粉砕が困難な排石の排出機構を有するミルの場合、ミル精粉と共にミル排石が粉砕機１０から排出される。
以上のように、本実施形態によれば、第１風力選別機６によって焼却灰を軽産物と重産物に選別することで、軽産物に有価金属が混入し難くなるため、焼却灰から効率よく有価金属を回収することができる。また、第１風力選別機６を用いることで、テーブル上で選別する比重選別機を用いた場合のように、軽産物に破砕が困難な金属だけでなく、陶器やガラスが混入することもない。さらに、篩い分け選別機を用いた場合のように詰まることがなく、安定運転を確保することができる。
さらに、第１風力選別機６の前段に、乾燥機２、第１磁力選別機３、第１破砕機４及び第２磁力選別機５を設けることで、焼却灰の性状に応じて必要な前処理を施した焼却灰を第１風力選別機６に供給することができるため、有価金属の回収効率が向上する。尚、受け入れた焼却灰の性状によっては、乾燥機２、第１磁力選別機３、第１破砕機４及び第２磁力選別機５の設置を省略することができ、受け入れた焼却灰の性状に応じてこれらの装置を適宜選択的に配置する。
また、第１風力選別機６の後段に、第２破砕機７、第３磁力選別機８及び第２風力選別機９を設けることで、第１風力選別機６によって選別された重産物に含まれる金属以外の廃棄物を適切に処理して軽産物として選別することができるため、有価金属の回収効率が向上する。また、金属を過剰に粉砕しないので、有用金属や重金属が微粉側に移行せず、有用金属の回収率が上昇し、セメント原料の重金属含有率が低下する。さらに、軽産物に移行する金属の粒径が小さいため、粉砕機１０の負荷が小さくなる。また、粉砕機１０のミル排石の量も少なくなるため、粉砕機１０の運転が安定する。
次に、本発明に係る金属含有廃棄物の処理装置及び処理方法の第２の実施形態について、図２を参照しながら説明する。
この処理装置２１は、図１に記載の処理装置１と同様に、乾燥機２、第１磁力選別機３、第１破砕機４及び第２磁力選別機５を備えると共に、第１風力選別機６、第２破砕機７、第３磁力選別機８及び第２風力選別機９に代えて、第１風力選別機２２、第２風力選別機２３及び第３磁力選別機２４を備える。
第１風力選別機２２は風速が遅く設定され、第２風力選別機２３は風速が早く設定される。第１風力選別機２２で第２磁力選別機５で選別された非磁着物に含まれる中量の金属やガラを重産物として回収し、第２風力選別機２３でさらに重量の金属やガラを重産物として回収する。このように風速が異なる２つの風力選別機２２、２３を直列に設けることで、焼却灰に含まれる金属等の重量に応じたきめ細かな選別が可能となる。
第３磁力選別機２４は、第２風力選別機２３で選別された重産物から、細かい鉄等の金属を除去するために設けられ、この第３磁力選別機２４にも磁束密度が５０００ガウス以上のドラムを備えたドラム式磁力選別機等を用いることができる。
次に、上記構成を有する処理装置２１による金属含有廃棄物の処理方法について、図２を参照しながら説明する。
乾燥機２から第２磁力選別機５までの工程は、図１の処理装置１と同様であるため、説明を省略する。
第２磁力選別機５からの非磁着物を第１風力選別機２２で選別処理することで、中量の有価金属を含む金属及びガラを含む重産物と軽産物とに選別する。第１風力選別機２２の重産物を第２風力選別機２３で選別処理することで、重量の有価金属を含む金属及びガラを含む重産物と軽産物とに選別する。第２風力選別機２３で選別された重産物を第３磁力選別機２４で選別処理して細かい鉄等の磁着物を除去し、非磁着物を有価金属回収手段１１としての篩い分け選別機等で選別処理することで、金、銀、銅、アルミニウム、ステンレス等の有価金属及び重金属を回収する。
第１及び第２風力選別機２２、２３で選別された軽産物は、そのままセメント原料として使用することができるが、微粉化が必要な場合には、さらに粉砕機１０で粉砕する。粉砕機１０によるミル精粉はセメント原料として利用することができる。ミル精粉と共にミル排石が粉砕機１０から排出される。
本実施の形態によれば、上記第１実施形態の場合と同様の作用効果を奏すると共に、風速が異なる２つの風力選別機２２、２３を直列に設けることで、焼却灰に含まれる金属等の重量に応じたきめ細かな選別が可能となり、有価金属の回収効率が向上する。また、破砕機を設けないため、第１実施形態の場合と比較して設備及び処理コストを低く抑えることができる。
尚、上記実施の形態においては、焼却灰を処理対象物としたが、本発明は、焼却灰と類似の性状を有する他の金属含有廃棄物にも適用することができる。
１ 金属含有廃棄物の処理装置
２ 乾燥機
３ 第１磁力選別機
４ 第１破砕機
５ 第２磁力選別機
６ 第１風力選別機
７ 第２破砕機
８ 第３磁力選別機
９ 第２風力選別機
１０ 粉砕機
１１ 有価金属回収手段
２１ 金属含有廃棄物の処理装置
２２ 第１風力選別機
２３ 第２風力選別機
２４ 第３磁力選別機
２ 乾燥機
３ 第１磁力選別機
４ 第１破砕機
５ 第２磁力選別機
６ 第１風力選別機
７ 第２破砕機
８ 第３磁力選別機
９ 第２風力選別機
１０ 粉砕機
１１ 有価金属回収手段
２１ 金属含有廃棄物の処理装置
２２ 第１風力選別機
２３ 第２風力選別機
２４ 第３磁力選別機
Claims (7)
- 金属含有廃棄物を軽産物と重産物に選別する風力選別機と、
該風力選別機によって選別された重産物から有価金属を回収する手段とを備えることを特徴とする金属含有廃棄物の処理装置。 - 前記風力選別機の前段に、前記金属含有廃棄物を乾燥させる乾燥機、前記金属含有廃棄物から磁着物を選別する磁力選別機及び前記金属含有廃棄物を破砕する破砕機から選択される一以上を備えることを特徴とする請求項１に記載の金属含有廃棄物の処理装置。
- 前記破砕機を備える場合には、前記風力選別機の前段に、前記破砕機によって破砕された金属含有廃棄物から磁着物を選別する磁力選別機を備えることを特徴とする請求項２に記載の金属含有廃棄物の処理装置。
- 前記風力選別機によって選別された重産物を破砕する破砕機と、
該破砕機によって破砕された重産物から磁着物を選別する磁力選別機と、
該磁力選別機によって磁着物が除去された重産物をさらに軽産物と重産物に選別する第２風力選別機とを備え、
前記有価金属回収手段は、該第２風力選別機によって選別された重産物から有価金属を回収することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の金属含有廃棄物の処理装置。 - 前記風力選別機よりも風速が早く設定され、前記風力選別機によって選別された重産物をさらに軽産物と重産物に選別する第２風力選別機と、
該第２風力選別機によって選別された重産物から磁着物を選別する磁力選別機とを備え、
前記有価金属回収手段は、該磁力選別機によって磁着物が除去された重産物から有価金属を回収することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の金属含有廃棄物の処理装置。 - 前記軽産物を粉砕する粉砕機を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の金属含有廃棄物の処理装置。
- 金属含有廃棄物を軽産物と重産物に風力選別し、
該風力選別によって選別された重産物から有価金属を回収することを特徴とする金属含有廃棄物の処理方法。
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