JP2023526299A - 廃棄物を分離するための方法及び工業プラント - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１種類の金属（２）と少なくとも１種類の有機物（３）を含む廃棄物（１）を分離する方法及び工業プラントに関する。機械的処理の過程で廃棄物（１）から分離された廃棄物（１）の分離断片（４）が提供される。分離断片（４）は、廃棄物（１）から作られたブリケット（５）、及び随意に廃棄物（１）又は別の廃棄物（７）の粗大断片（６）を含む。分離断片（４）は、発熱量が５ＭＪ／ｋｇ～３０ＭＪ／ｋｇ、最大銅含有率が０．１重量％～２０重量％である。分離断片（４）を反応炉（８）に連続的又は不連続的に装入して、分離断片（４）を燃焼させる。さらに、分離断片（４）を少なくとも１つの液状スラグ相（１０）と、液状金属含有相（１１）に溶融させる。不完全燃焼した煙道ガス（１３）の少なくとも一部（１２）を反応炉（８）から導出して、熱式二次燃焼プラント（１４）に導入し、そこで一部（１２）を二次燃焼させる。【選択図】 図１

Description

本発明は、廃棄物を分離するためのプロセス、及びそのようなプロセスを実施するための工業プラントに関するものである。

様々な種類の廃棄物は、例えば破砕プラントで機械的に処理され、再利用可能若しくはリサイクル可能な断片（ｒｅｃｙｃｅｌｂａｒｅ Ｆｒａｋｔｉｏｎｅｎ）に分離することができる。その際に発生する断片（Ｆｒａｋｔｉｏｎｅｎ）、即ちシュレッダー軽量フラクション（Ｓｈｒｅｄｄｅｒｌｅｉｃｈｔｆｒａｋｔｉｏｎ）（ｓｈｒｅｄｄｅｒ ｌｉｇｈｔ ｆｒａｃｔｉｏｎ ＳＬＦ）とシュレッダー重量フラクション（Ｓｈｒｅｄｄｅｒｓｃｈｗｅｒｆｒａｋｔｉｏｎ）(ｓｈｒｅｄｄｅｒ ｈｅａｖｙ ｆｒａｃｔｉｏｎ ＳＨＦ）は、リサイクル可能な材料の流れに分離され、続いて処理プロセスの過程で処理されて、リサイクル可能な材料のサイクルに戻すことができる。

しかしながら、ＳＬＦからもＳＨＦからも、有価物の含有率が比較的少ない、特に金属含有率が少ない残渣が必ず残る。これらのシュレッダー残渣の処理方法は、当業界には知られている。しかし、これらの方法は、経済的な観点からはあまり満足のいくものではない。その理由は、特にシュレッダー残渣の構成が品質や組成の点でばらつきが大きいためでもある。そのため、シュレッダー残渣は通常、熱利用プラント（ＴＶＡ）に戻されて焼却されるか、埋め立てられる。

従来、特にシュレッダー軽量フラクションは、破砕プラントから出る重金属含有残渣の例として、又は有機成分及び鉱物成分の割合が多く金属成分の割合が少ない別の廃棄物の例として、埋立地建設、鉱山埋め戻し、廃棄物焼却場などで処分されている。しかしながらこの方法では、この廃棄物の一部貴重な成分を回収して再利用することはできない。

しかし、これらの解決策は持続可能な経済形態の精神に反し、そのため満足度が制限されている。しかも、通常であればコストをかけて一次的に回収されなければならない金属が、焼却や埋め立てによって有価物の循環に戻されることなく永遠に失われるのだからなおのことである。

そのような廃棄物に含まれる原材料を部分的又は可能な限り完全に再利用できるようにするためには、これらの原材料を廃棄物からできるだけ純粋に選択的に分離する必要があり、これは特に重金属、特に貴金属については原材料を物質循環に戻すために重要である。これには従来適用されている処分方法、特にごみ焼却場は適さない。ごみ焼却の結果は、その構造上、成分を分離することが不可能である。

金属製錬所で一次資源及び二次資源原料からも金属を回収する方法が原理的には知られているが、既知の方法では、投入量が多く金属含有率が比較的小さい廃棄物断片を、生態学的及び経済的に満足のいく仕方で処理することは可能ではない。これは特に微量に含まれる金属が微細な材料である場合に該当する。特に、例えば廃電気・電子機器の処理によって発生するシュレッダー残渣（いわゆる三次廃棄物、即ち多段処理の後に残る残渣若しくは残留物を形成する廃棄物）から出る、金属含有率が少なく融合の度合いが著しい微粒残渣は、現在のところ満足に回収することができない。

本発明の課題は、従来技術の欠点を克服して、生態学的な処理、及びそれに加えて経済的な有価物回収を可能にする、廃棄物を分離するための方法及び工業プラントを提供することであった。

上記の課題は、特許請求の範囲に記載された方法及び工業プラントによって解決される。

本発明は、廃棄物を分離するための方法に関する。廃棄物は、少なくとも１種類の金属と少なくとも１種類の有機物を含む。廃棄物は、機械的処理によって発生する、少なくとも１種類の金属を含む残渣、例えば電気・電子スクラップ又はシュレッダー残渣の処理から出る残渣であってよい。有機物は、例えばあらゆる種類のプラスチック、肥料化できないあらゆる有機物、しかしまた木材や天然繊維など、あらゆる種類のセルロース含有材料であってもよい。有機物は、例えば電子機器廃棄物の成分であるエポキシ樹脂であってもよい。

本方法によれば、廃棄物の分離断片（Ｔｒｅｎｎｆｒａｋｔｉｏｎ）が提供され、この分離断片は機械的処理の過程で廃棄物から分離されて、少なくとも１種類の金属と少なくとも１種類の有機物とを含んでいる。機械的処理は、単段又は多段で行われてもよく、例えば破砕プラント、又は破砕プラントの下流側のプラントでの処理を含むことができる。分離断片は、実質的に廃棄物から作られたブリケット、及び随意に廃棄物の粗大断片、又は別の廃棄物の粗大断片を含む。好ましくは、ブリケット若しくはブリケット化に使用される材料は、主として微粒材料から構成されてよい。ブリケット（Ｂｒｉｋｅｔｔ）という用語が、微粒材料からプレスされた成型物を意味することは当業界によく知られているので、ここでは定義について詳述しない。粗大断片（Ｇｒｏｂｆｒａｋｔｉｏｎ）は、ブリケットと同じ廃棄物から由来してよい。しかしまた、粗大断片が別の廃棄物の断片であること、例えば電気・電子機器スクラップ、古金属、プラスチック廃棄物、又は自動車の処理から生じる粗大断片であることも考えられる。ここで、粗大材料という用語は、ブリケット化可能な微細材料に比べて粗く、ブリケット化が不可能か又は困難な材料を意味する。有利には、粗大断片はブリケットと比較して有価物の割合が高い、特に鉄、並びに非鉄金属及び貴金属の割合が高い可能性があり、そのため一定量の粗大断片を添加することによって分離プロセスがより経済的になる。この場合、ブリケット、並びに粗大断片の金属含有率、特に銅含有率、及び／又は発熱量が知られていれば有用であり得る。とりわけこれらのパラメータは、適切な間隔で連続的又は不連続的に測定若しくは確認することができる。そのような継続的な品質管理は、例えば中央制御・調節・測定システムを用いて行うことができる。

分離断片は、発熱量が５ＭＪ／ｋｇ～３０ＭＪ／ｋｇ、最大銅含有率が０．１重量％～２０重量％である。分離断片の品質管理も、例えば制御・調節・測定システムを用いて行うことができる。ブリケット及び粗大断片の少なくとも発熱量と銅含有率のパラメータが知られていれば、分離断片は、反応プラント若しくは反応炉、特に溶融炉において、特に精密かつ効率的に処理又は溶融することができる。

次の方法ステップでは、分離断片を反応炉に連続的又は不連続的に装入する。さらに、酸素を含むガス、即ち燃焼空気が酸化剤として反応炉に導入され、分離断片は不完全燃焼プロセスで酸化若しくは燃焼され、それによって反応若しくは溶融が、理想的には追加の燃料なしで自己発熱的に行われる。分離断片は発熱量が高いため、不完全燃焼若しくは酸化によるプロセス管理が重要であり、その結果として反応炉は過熱及び熱崩壊と、それらに伴う損傷から保護されている。

分離断片は、分離断片が燃焼する際に発生する熱エネルギーを利用して、少なくとも１つの液状スラグ相と少なくとも１つの液状金属含有相に溶融される。この場合、最初は諸相のエマルジョン状の混合物、いわゆる混合相が発生する。分離断片を溶融させるには、不完全燃焼で十分であることが示されている。溶融プロセスの過程で、分離断片は約１２２０℃～１２５０℃の温度で溶融させることができる。

少なくとも１つのスラグ相及び／又は少なくとも１つの金属含有相が、反応炉から流し出される。これは、例えば最初に、重力相分離に必要な一定時間後に少なくとも１つのスラグ相が分離され、続いて少なくとも１つの金属含有相が分離されることによって、別々に行うことができる。しかしまた、諸相をまとめて、即ち混合相として反応炉から取り出し、重力分離の目的で分離炉に移送することも可能である。

さらに次の方法ステップでは、不完全燃焼した煙道ガスの少なくとも一部を反応炉から導出し、不完全燃焼した煙道ガスの少なくとも一部を熱式二次燃焼プラントに導入して、不完全燃焼した煙道ガスの少なくとも一部を二次燃焼させる。熱式二次燃焼プラントは、実質的に、１つ以上の部分セクションを有する二次燃焼用ボイラーを含むことができる。この高温冶金法は周期的に行うことができ、バッチ期間は反応炉内の溶融サイクルとほぼ同じ長さである。この種のプロセス管理に起因して、反応炉から同様に周期的熱量も生じるが、これは、熱式二次燃焼プラントの後に廃熱利用プラントが続く場合はその安定した運転を保証することができるように、二次燃焼ボイラーに二次燃料又は補充燃料を加えることによって補償されなければならない。

本方法は、有価物の含有率が比較的少ない、特に銅の含有率が少ない大量の物質の流れを生態学的な仕方で処理することができ、同時に銅成分を経済的に回収することができるという利点を有する。これは、とりわけ本発明によるプロセス管理と、分離断片の発熱量及び銅含有率の正確な調整によって可能となる。

この箇所で言及すると、個々の方法ステップとそれらの時間的順序は必ずしも記載された順に行われる必要はなく、これと異なる時間的順序も可能である。しかしながら、記載された方法ステップが連続的に、したがって相次ぐ時間的順序で行われることが好ましい。

本方法により使用される分離断片若しくは廃棄物から、実質的に３つの主要な有価物の流れが回収される。これらは、少なくとも１つの液状金属含有相若しくは金属合金、少なくとも１つの液状スラグ相、並びに利用可能な廃熱である。この合金は続いて純銅までの有価金属に処理することができる。スラグ相も同様に処理でき、特に添加剤を加えて質的に改良された場合には顆粒化して、例えば潜在水硬性結合剤としてコンクリートに使用することができる。代替的に、スラグ相は道路建設においても、又はサンドブラスト剤としても使用できる。プロセス後のスラグ相は少なくとも実質的に有害物質も有価物も含んでいないため、低い埋め立てレベルで埋め立てることも考えられる。プロセスで発生する廃熱は、例えば廃熱利用プラントで電力に変換して、局所的な及び／又は遠隔の区域の熱供給網に供給することができる。

さらに、廃棄物が、少なくとも１種類の鉱物を含み、及び／又は分離断片に鉱物スラグ形成剤を添加すると、有用であり得る。廃棄物若しくは分離断片中に鉱物が存在することにより、並びに追加の鉱物スラグ形成剤を添加剤として加えることにより、適切な粘度を有するスラグ相の形成を促進し、そのため金属相との分離に好影響を与えることができる。添加剤は分離断片に添加するか、又は反応炉に装入する際に直接反応炉に添加することもができる。

さらに、発熱量が８ＭＪ／ｋｇ～２５ＭＪ／ｋｇ、好ましくは１１ＭＪ／ｋｇ～１８ＭＪ／ｋｇの分離断片が提供されるようにすることができる。この発熱量は、精密かつ効率的なプロセス管理に特に有用であることが証明されている。

さらに、最大銅含有率が０．３重量％～１０重量％、好ましくは０．５重量％～３重量％の分離断片が提供されるようにすることができる。この銅含有率は、精密かつ効率的なプロセス管理に特に有用であることが証明されている。

発熱量が５ＭＪ／ｋｇ～３０ＭＪ／ｋｇ、好ましくは８ＭＪ／ｋｇ～２５ＭＪ／ｋｇ、特に好ましくは１１ＭＪ／ｋｇ～１８ＭＪ／ｋｇのブリケットが提供される実施形態も有利である。この発熱量は、精密かつ効率的なプロセス管理に特に有用であることが証明されている。特に、分離断片の発熱量も、ブリケット自体の発熱量も知られているか、若しくは正確に調整されている場合、これは、プロセス管理に決定的に好影響を与えることができる。

発展形態によれば、微細断片及び／又は毛羽断片を含むブリケットが提供されることが可能である。有利には、ブリケットとして加工するために、特に微細な物質の流れが使用される。これにより発熱量と銅含有率を正確に調整することが可能となり、加えて反応炉への装入も容易になる。

微細断片は、主として最大粒径が１５ｍｍ未満、好ましくは１０ｍｍ未満の成分を有することができる。微細断片という用語は、廃棄物の機械的処理において知られており、単段又は多段の機械的廃棄物処理の過程で製造される砂や微小物からなる断片を指す。したがって微細断片はたいてい、ガラス、微粒鉄、錆、細い銅線、鉛や亜鉛を含む粉塵、プラスチック粒子、毛羽、塗料残渣などの混合物である。通常、微細断片は比較的軽く、そのため貯蔵や輸送に多くのスペースを必要とする。微細断片の発熱量は通常、５ＭＪ／ｋｇ±５ＭＪ／ｋｇの範囲にある。さらに、微細断片は酸化性物質を高い割合で含むことができ、これは溶融プロセスが後続する場合はスラグ形成剤として用いることができる。微細断片は、最大２０重量％の鉄分を有することができる。さらに、微細断片は、５重量％の非鉄金属分（銅、亜鉛、金など）を含むことができる。オーストリア廃棄物目録令の分類、若しくはＯｅＮＯＲＭ Ｓ ２１００「廃棄物目録」の第５項表１によると、微細断片は機械的処理の残渣に対するキー番号ＳＮ９１１０３に該当する。この分類は、オーストリア国外でもこの種の材料に対して、たとえ材料が廃棄物として分類されていない場合にも準用される。

毛羽断片（Ｆｌｕｓｅｎｆｒａｋｔｉｏｎ）又は毛羽（Ｆｌｕｓｅｎ）という用語は、廃棄物の機械的処理において知られており、単段又は多段の機械的廃棄物処理の過程で製造される、軽量で多孔質及び／又は繊維質の材料（織物繊維、発泡体、木材又はセルロース、フォイルなど）の混合物を指す。通常、毛羽断片の発熱量は２２．５ＭＪ／ｋｇ±１０ＭＪ／ｋｇの範囲にあり、したがってたいてい微細断片の発熱量よりかなり高い。毛羽断片は、鉛化合物、亜鉛化合物及び／又は塩素化合物を含んでいる場合もある。毛羽断片は、最大６％の鉄分を含んでいる場合がある。さらに、プラスチック断片は、最大５重量％の非鉄金属分（銅、亜鉛、金など）を有することがある。オーストリア廃棄物目録令の分類、若しくはＯｅＮＯＲＭ Ｓ ２１００「廃棄物目録」の第５項表１によると、微細断片は機械的処理の残渣に対するキー番号ＳＮ９１１０３に該当する。この分類は、オーストリア国外でもこの種の材料に対して、たとえ材料が廃棄物として分類されていない場合にも準用される。

しかしまた、分離断片、特にブリケットにプラスチック断片を加えることも可能である。この場合、プラスチック断片は、例えば破砕プラントから出る断片とすることができる。通常、プラスチック断片は、廃棄物を機械的な処理操作をする際に発生する固形物や塊状物若しくは丸みを帯びた破片を含む。通常、プラスチック断片の発熱量は１８．５ＭＪ／ｋｇ±１０ＭＪ／ｋｇの範囲にある。プラスチック断片は塩素化合物を高い割合で含んでいることもある。プラスチック断片は、最大５重量％の鉄分を有することがある。さらに、プラスチック断片は、最大５重量％の非鉄金属成分（銅、亜鉛、金など）を有することがある。プラスチック断片を第２断片として使用すると、ブリケット混合物の発熱量の調整を容易かつ柔軟に行えるようになる。プラスチック断片は、その性状若しくは粗さや細かさに応じて、粗大断片として分離断片に添加することもできる。

さらに、ガスが空気、特に周囲空気であれば有用であり得る。しかしまた、ガスが酸素富化された空気若しくは大気であることは、効率的なプロセス管理の意味に沿うものであり得る。

さらに、不完全燃焼した煙道ガスの少なくとも一部の酸素含有率、組成及び／又は温度の好ましくは連続的な測定が行われ、この測定に基づいてガスの量に対するブリケットの装入量及び／又は粗大断片の装入量の比が制御されるようにすることができる。これには、特に精密で効率的なプロセス管理が可能になるという利点がある。パラメータの測定と制御は、例えば中央制御システムによって行うことができる。

さらに、不完全燃焼した煙道ガスの少なくとも一部の酸素含有率、組成及び／又は温度の好ましくは連続的な測定が行われ、この測定に基づいて上流側のブリケット化プラントにおけるブリケットの発熱量が制御されるようにすることができる。これには、特に精密で効率的なプロセス管理が可能になるという利点がある。パラメータの測定と制御は、例えば中央制御システムによって行うことができる。

特別の実施形態によれば、少なくとも１つの金属含有相は、少なくとも実質的に銅鉄合金とすることが可能である。これは、銅鉄合金が少なくとも１つの金属含有相の５０重量％以上を占めていることを意味する。好ましくは、銅鉄合金は少なくとも１つの金属含有相の９０重量％以上を占める。純銅の代わりに銅前駆体を製造することは、溶融及び分離プロセスを効率的に、比較的迅速に行えるという利点がある。そのため、プロセスを制限し若しくは遅らせる可能性のある追加のプロセス段階は、銅鉄合金の処理のために特別に構想された処理プラントにおいて継続処理できる。

有利な発展形態によれば、少なくとも１つのスラグ相と少なくとも１つの金属含有相が一緒に、即ち少なくともほぼ混合相の形態で、反応炉から分離炉に移され、その分離炉内で少なくとも１つのスラグ相と少なくとも１つの金属含有相の重力分離が行われ、及び分離炉からの少なくとも１つのスラグ相と少なくとも１つの金属含有相の注出は別々に行われるようにすることができる。混合相の分離が別個のプラント部分若しくは別個の容器で行われることにより、反応炉は空にした後で再び装入することができる。これによりプラント効率やエネルギー効率、及び利用度を高めることができる。

特に、少なくとも１つのスラグ相の注出が、少なくとも１つの金属含有相の注出よりも頻繁に行われると有利であり得る。このことは特に、この分離断片が有価物や金属の含有率は少なく、スラグの含有率が比較的高いので有利であり得る。

さらに、反応炉に装入ランスを用いてブリケットと、粗大断片と、ガスが装入され、及び装入ランスは、分離断片の最大径の２～５倍、好ましくは少なくとも３倍の直径に相当する直径を有するようにすることができる。これは、反応炉への装入を制御しながら簡単かつ故障の影響を受けにくいように行うことができるという利点を有する。

さらに、天然ガス－酸素燃焼ランスが提供されて、反応炉内に突入しており、好ましくは始動プロセス、例えばプラントの最初の運転開始時、又は停止若しくは冷却後の立ち上がり時に使用されるようにすることができる。さらに、天然ガス－酸素燃焼ランスは、バッチ間で反応炉が冷え切るのを回避若しくは補償するために使用することもできる。

冶金的消耗ランスが提供される実施形態も有利であり、冶金的消耗ランスは、反応炉内に突入しており、酸素を含んだガスを反応炉内に圧入するために使用され、ガスを直接分離断片に吹き付けるか、又は冶金的消耗ランスを分離断片内に浸漬させるようにすることができる。これにより冶金的消耗ランスを用いて必要に応じて圧縮空気を反応炉内に導入することができ、消耗ランスはスラグ相と金属含有相とに溶融した分離断片の表面に直接吹き付けることも、両相内に浸漬することもできる。液化した表面に圧縮空気を吹き付けることにより、表面が均質化されて、ブリケットの分解に好影響を与える。消耗ランスを両相内に浸漬させる際に、金属含有相に含まれた鉄が部分的に酸化される。それにより金属含有相に含まれた金属鉄の割合が過度に高くなって金属含有相の融点が望ましくないほど上昇し、ひいてはスラグ特性に望ましくない影響を与え、そして反応炉の内壁に金属鉄が付着又は接着するのを防ぐことができる。

発展形態によれば、熱式二次燃焼プラントから高温のプロセスガスが廃熱利用プラント内に導入され、プロセスガスが冷却され、冷却によって放出されるエネルギーが過熱水蒸気の発生に利用されることが可能である。これにより、高温のプロセスガスに由来するエネルギーを、例えば発電、区域的な熱供給及び局所的な熱供給を組み合わせて最適に利用される。この場合、高温のプロセスガスが冷却され、冷却によって放出されるエネルギーが過熱水蒸気の発生に利用される。廃熱利用プラントは、廃熱ボイラーとタービンの主要領域を含む。廃熱ボイラーは、一方では廃ガス浄化前のプロセスガスの冷却に用いられ、他方ではボイラー内にエコノマイザーと蒸発器と過熱器の管寄せを設置することにより過熱蒸気を発生させるために用いられる。続いて過熱蒸気の大部分は、タービンを使用して電力に変換される。熱交換器を通して局所的な区域の熱供給網に供給するために、蒸気の一部は中間抽出部を介して分岐される。さらに、タービン内の別の中間抽出部により、蒸気を遠隔の区域の熱供給網に利用することが可能になる。

さらに、冷却されたプロセスガスが、廃ガス浄化プラント内に導入されると有用であり得る。廃ガス浄化プラントは、プロセスガス浄化と衛生ガス浄化の主要領域を含むことができる。衛生ガス浄化では、ブリケット化プラント、装入プラント、反応プラントから、並びに一般的に建築物の抽出システムから排出物を抽出するために様々な抽出箇所が設けられている。異なる箇所で発生する、二酸化硫黄を含まない（Ｓｃｈｗｅｆｅｌｄｉｏｘｉｄ－ｆｒｅｉｅｒ）汚染された分散排出物は、中央の衛生ガスフィルターに送られて除塵若しくは浄化される。プロセスガス浄化は、実質的に３段プロセスとして運転することができる。この場合、粉塵、即ちプロセスガス中の固形分は、１つ以上の粉塵フィルターでろ過することによって分離される。その際に、添加剤を加えることもできる。続いて、有害物質の除去、特にＳＣＲシステム（選択的触媒還元）による窒素酸化物還元、並びに吸着法による酸性成分や重金属の低減が行われる。

さらに、廃ガス浄化プラントは、好ましくは２１０℃～２４０℃の温度に冷却されたプロセスガスから固形分を分離するための少なくとも１つのフィルターを含んでおり、この少なくとも１つのフィルターにおいて金属粉塵、特に亜鉛粉塵の分離が行われるようにすることができる。金属粉塵若しくは大気粉塵は塩化亜鉛や酸化亜鉛を多く含むため、吸湿性添加剤、例えば石灰粉を添加剤として加えることができる。

しかし、本発明の課題は以上とは別に、請求項のいずれか一項に記載の方法を実施するために設けられた工業プラントによっても解決される。工業プラントは、装入プラント、反応炉、及び熱式二次燃焼プラントを含む。不必要な繰り返しを避けるために、上述の説明部分と利点の参照を求める。

特別の実施形態によれば、工業プラントは、廃熱利用プラント及び／又は廃ガス浄化プラントを含むことが可能である。

本発明は、金属及びその他の物質を含む、特に毛羽状のもの（Ｆｌｕｓｅｎ）又はこれに類するものの形態で存在する場合は、例えばシュレッダー軽量フラクションを含む廃棄物を処理して、金属を回収する方法に関する。

このような背景で、本発明の課題は、金属及びその他の物質、特に毛羽状のもの又はこれに類するものの形態で存在する場合は、例えばシュレッダー軽量フラクションを含む廃棄物を処理して、有価金属を回収するのに適した方法を提供することである。

この課題は、本方法によって解決される。本発明の有利な構成が、従属請求項に記載されている。

このような金属及びその他の物質を含む廃棄物を処理して金属を回収する方法において、廃棄物はブリケットに圧縮され、次いで溶融炉に導入されて、溶融炉内で少なくとも２相に溶融される。

廃棄物を溶融して、個々の原料を選択的に又は原料群に結合して含む、異なる相を生成できる溶融炉を使用することが、原理的に知られている。

しかし、このような溶融炉を運転するためには、空気を含め反応物の組成をできるだけ正確に決定して調整する必要がある。これは、シュレッダー軽量フラクションや、有機成分及び鉱物成分の割合が多く金属成分の割合が少ない類似の構造の廃棄物の場合は、従来可能ではなかった。

ブリケットに圧縮することにより、最初に溶融炉に決められた充填速度で連続的に充填することができる。さらに、ブリケットに圧縮することにより、溶融炉内での廃棄物の変換反応が良好かつ安全に制御可能な条件下で行われるようにすることができる。言い換えれば、ブリケットに圧縮することにより、溶融炉に投入される材料、特に自己発熱反応に必要な材料混合物、ひいては溶融炉の内部における廃棄物と熱分解ガスと空気との反応混合物を正確に調整することができる。このようにして、溶融炉内に個々の反応パートナーの相互の正しい比率、特に廃棄物と空気の比率が存在することを、効率的で容易に制御可能な仕方で確保することができる。本発明による方法により、廃棄物に含まれる金属を回収する可能性を放棄することなく、廃棄物に含まれるエネルギーの大部分を自己発熱溶融反応による溶融に使用することができる。そのため金属は、特にエネルギー効率的に回収することができる。さらに、金属、特に非鉄金属や貴金属の回収に加えて、存在し得る廃棄物の鉱物断片、例えばシュレッダー軽量フラクションの鉱物断片も素材として再利用することができる。

ブリケットは、好ましくはピストン圧縮機として設計されたプレスで廃棄物を圧縮することによって製造される。ブリケットプレスとも呼ばれるこのような装置は基本的に知られている。これは、廃棄物を圧縮する他の可能性に比べて、大量であっても簡単かつ確実に連続運転が可能である。

好適には、廃棄物の金属は、銅、鉛、スズ、亜鉛、ニッケル、鉄、並びに貴金属を含む。これらの金属については、本明細書に記載された方法は確実に実施可能であるが、他の金属も本明細書に記載された仕方で廃棄物から回収することができる。

好ましくは、廃棄物のその他の物質は、有機物及び／又は鉱物を有する。特に好ましくは、廃棄物は、有機成分及び鉱物成分の割合が高く、金属成分、特に重金属成分の割合が低い。このような種類の廃棄物は、本明細書に記載の方法により、特に確実かつ有利に処理することができる。

好ましくは、高温のプロセスガスが発生するように、ブリケットは溶融炉内で空気を加えて自己発熱式に利用される。ここでは廃棄物をブリケットに圧縮することが特に有利である。なぜなら、他の形態で廃棄物を溶融炉に投入しない方法と比較すると、ブリケットは、廃棄物を正確に測定された量で溶融炉に連続的に装入することを容易にするからである。したがって、反応のために追加のエネルギー供給が不要になるように反応パートナーを構成することができる。

この場合、高温のプロセスガスは、好適には廃熱ボイラーで少なくとも部分的に蒸気を発生させる。この蒸気は、例えば蒸気タービンに送られて発電又はこれに類するものに利用できる。しかしまた、高温のプロセスガス、特にその熱エネルギーは、例えば区域的な熱供給システムなど他の方法で利用することもできる。

さらに、高温のプロセスガスは、その熱エネルギーを反応に供給することによって、溶融炉内で廃棄物が溶融することに少なくとも部分的に寄与することができる。したがって高温のプロセスガスは、廃棄物中の金属成分や鉱物成分が溶融することを保証する。

有利には、溶融炉内の雰囲気を適切に制御することにより、有価金属が乏しい、好ましくは実質的に含まない、特に銅、鉛、スズ、亜鉛、ニッケル、鉄若しくは貴金属が乏しい、好ましくは実質的に含まないスラグ相が発生する。スラグ相は、有価金属の含有率が０．７重量％以下であれば、有価金属が乏しいとみなされる。スラグ相は、有価金属の含有率が０．５重量％以下であれば、有価金属を実質的に含まないとみなされる。これと並んで、別の重金属、特に鉛、スズ、亜鉛、ニッケル、及び貴金属が濃縮された液状金属相、特に液状銅相が生成される。スラグ相及び濃縮された液状銅相からは、廃棄物の個々の成分を比較的簡単に選択的に回収することができる。廃棄物をブリケットの形態で供給することによって、溶融炉内の雰囲気を特に良好に、特に連続的に制御することができる。

好ましくは、溶融した廃棄物は分離炉に移され、そこでスラグ相と金属相の分離、特に重力分離が行われる。

本発明の課題は以上とは別に、金属及びその他の物質を含む廃棄物を処理して金属を回収する方法を実施するために構成された工業プラントによっても解決される。この工業プラントは、廃棄物をブリケットに圧縮するための、好適にはピストン圧縮機として設計されたプレスと、ブリケットを少なくとも２相に溶融するための溶融炉とを含む。

本発明のその他の利点と発展形態は、特許請求の範囲及び以下の詳細な説明の全体から明らかである。

本発明をより良く理解するために、以下の図面に基づいて詳細に説明する。

図は、それぞれ著しく簡略化された概略的表現で示されている。

図１は、概略的なプロセスフロー図である。 図２は、図１に示す反応プラントの詳細図である。 図３は、選好される方法を実施することができるシステムの簡略化した概略図である。

最初に確認しておくと、記載された異なる実施形態において同じ部材には同じ参照符号若しくは同じ部品名称を付す。この場合、説明全体に含まれている開示内容は同じ参照符号若しくは同じ部品名称を有する同じ部材に準用できる。説明の中で選択された位置を表す言葉、例えば上、下、横なども直接説明されている表示された図を基準としており、これらの位置を表す言葉は位置が変化した場合には新しい位置に準用される。

以下で「特に」という用語は、対象物又は方法ステップの可能なより具体的な構成若しくはより詳細な説明を表わすことはあるが、必ずしもそれらの強制的に選好される実施形態若しくは強制的なやり方を表わすものではないと理解されたい。

本明細書で使用される場合、「包括する」、「有する」、「有した」、「包含する」、「包含した」、「含む」、「含んだ」などの用語、及びそれらのすべてのバリエーションは、非排他的な包含関係を意味する。

図１は、最も重要な方法ステップと物質の流れの概略的なプロセスフロー図を示す。図示の若しくは以下に説明するプラント構成要素及び物質の流れのすべてが絶対に必要なものでないことは言うまでもない。また、図示の若しくは以下に説明するプラント構成要素及び物質の流れと並んで、さらに別のものを設けることもできる。

図１に示す方法若しくは同図に概略的に示す工業プラント２７は、実質的に６つの主要なプラント領域を有する。これらは、ブリケット化プラント１９、装入プラント２８、反応プラント２９、熱式二次燃焼プラント１４、廃熱利用プラント２５、及び廃ガス浄化プラント２６である。また、廃棄物処理プラント４８、例えば破砕プラントが、プラント全体に付属又は先行してもよい。図２には、反応プラント２９の詳細図が示されている。不必要な繰り返しを避けるため、以下では図１と図２を併せて説明する。工業プラント２７は、個々のプラント領域の監視、測定、制御及び調節を可能にする中央制御装置３０を備えて構成することができる。しかしまた、主要なプラント領域又は個々のプラント領域が、別個若しくは独立の制御装置３０を備えていることも可能である。

ブリケット化プラント１９と装入プラント２８は、図示の実施形態例では、プラント全体の中で構成されている。プラント全体は、実質的に添加剤３２のための主搬送区間と廃棄物１のための主搬送区間を介して供給される。少なくとも１種類の金属２と少なくとも１種類の有機物３を含む廃棄物１は、図示の例では廃棄物処理プラント４８で処理若しくは細かく分けられて、廃棄物１の分離断片４が提供される。分離断片４のさらなる処理にブリケット化プラント１９と装入プラント２８が用いられ、分離断片４はブリケット化プラント１９と装入プラント２８から出る際には、実質的にブリケット５、及び随意に廃棄物１の粗大断片６又は別の廃棄物７の粗大断片６を含んでいる。ブリケット化プラント１９と装入プラント２８はまた、分離断片４、即ちブリケット５と、場合によっては粗大断片６を後続の反応プラント２９へ搬送する働きをする。しかしまた、分離断片４の製造、又は単に分離断片４からブリケットを製造することは、構造的又は空間的にも分離されたブリケット化プラント１９で行われ、後続の装入プラント２８にはブリケット５若しくは分離断片４が貯蔵されるだけで、必要に応じて反応プラント２９へ搬送されるようにしてもよい。

廃棄物処理プラント４８では廃棄物１の単段又は多段の機械的処理が行われて、少なくとも１種類の金属２と少なくとも１種類の有機物３を含む分離断片４が生じる。ブリケット化プラント１９では廃棄物１からブリケット５が製造される。さらに随意に、廃棄物１の粗大断片６、又は他の若しくは別の廃棄物７の粗大断片６が製造される。廃棄物１の粗大断片６は、例えば金属、特に非鉄金属の割合が比較的高いシュレッダー粗仕分けから出る断片とすることができる。別の廃棄物７の粗大断片６は、例えば電子機器スクラップ、金属スクラップ及び／又はプラスチック断片とすることができる。したがって分離断片４はブリケット５と、随意に粗大断片６を含み、発熱量は５ＭＪ／ｋｇ～３０ＭＪ／ｋｇ、最大銅含有率は０．１重量％～２０重量％である。特に分離断片４は、８ｋｇ～２５ＭＪ／ｋｇ、好ましくは１１ＭＪ／ｋｇ～１８ＭＪ／ｋｇであることができる。追加的又は代替的に、分離断片４は、０．３重量％～１０重量％、特に０．５重量％～３重量％の最大銅含有率を有することができる。ブリケット５は、５ＭＪ／ｋｇ～３０ＭＪ／ｋｇ、好ましくは８ＭＪ／ｋｇ～２５ＭＪ／ｋｇ、特に１１ＭＪ／ｋｇ～１８ＭＪ／ｋｇの発熱量を有してもよい。ブリケット５は、微細断片１７及び／又は毛羽断片１８を含むことができる。さらに、ブリケット５は、プラスチック断片３１も含んでよい。

ブリケット化プラント１９と装入プラント２８の構造は基本的に知られているため、ここでは詳細を説明しない。ブリケット化プラント１９と装入プラント２８は、例えばスクリューコンベア、スクリーン、中間バンカー、サイロ、１つ以上のブリケットプレス、ロードセルを備えた１つ以上の容器、及び／又はコンベアベルトを有することができる。ロードセルを用いることにより、反応プラント２９若しくは反応炉８に、ブリケット５及び粗大断片６、及び場合によっては添加剤３２も正確に調量して装入することが可能になる。

分離断片４は装入プラント２８によって反応プラント２９に搬送され、そこで反応炉８に分離断片４を連続的又は不連続的に装入される。反応炉８は、溶融炉、特にいわゆる回転炉、或いはまた上吹き転炉（ＴＢＲＣ）であってもよい。反応炉８は好ましくは洋梨形をした炉容器で、長手方向軸心を中心に回転でき、円形の炉開口部付近の傾倒点で傾けることができる。反応炉８は、円柱状の鋼板シェル、ディッシュエンド（Ｋｌｏｅｐｐｅｒｂｏｄｅｎ）、及び装着されたコーンからなり、例えばマグネサイト・クロムをベースにした耐火レンガで被覆されている。反応炉８は回転可能に支持されており、電気駆動装置又は油圧駆動装置を用いて回転及び傾倒動作を行うことができる。

反応炉内８では、廃棄物１から製造された、ブリケット５を含む分離断片、及び場合により粗大断片６と添加剤３２が燃焼若しくは酸化されて溶融し、分離断片４は有機物３と金属２、特に金属鉄、非鉄金属、貴金属を含む。廃棄物１は、少なくとも１種類の鉱物１５を含むことができる。代替的又は付加的に、分離断片４に鉱物スラグ形成剤（ｍｉｎｅｒａｌｉｓｃｈｅｒ Ｓｃｈｌａｃｋｅｂｉｌｄｎｅｒ）１６を添加してもよい。特に分離断片４が鉱物１５を含んでいないか又はわずかしか含んでいない場合は、反応炉８に鉱物スラグ形成剤１６を加えることができる。

反応炉８は、好ましくはバッチモードで運転される。バッチ間で反応炉が冷え切るのを補償するため、立ち上がり時若しくは運転開始時に反応炉８の加熱を容易にするために、反応炉８は天然ガス－酸素燃焼ランスが装備されている。天然ガス－酸素燃焼ランス２２は天然ガス５０と酸素４９によって運転され、水５１の導管を介して水冷することができる。

投入材料、即ち実質的には分離断片４と、場合によって追加する追加添加剤３２、並びに酸化剤として酸素を含んだガス９が、予熱された反応炉内で不完全燃焼状態で酸化若しくは燃焼され、反応若しくは溶融は理想的には自己発熱的に燃料を追加することなく行われる。この場合、分離断片４を燃焼させる際に発生する熱エネルギーを利用して、分離断片４は液状スラグ相１０と液状金属含有相１１に溶融する。酸素を含むガス９は、空気、特に周囲空気であることができる。しかしまた酸素富化された周囲空気であってもよい。

反応炉８は、装入ランス２１によってブリケット５、粗大断片６、場合によってスラグ形成剤１６などの添加剤３２、及びガス９が装入される。装入ランス２１は水冷でき、この目的のために水５１の導管を有し、パイプクリーナー状の浄化システムを装備することができる。ブリケット５はガスを用いて反応炉８に送入される。装入ランス２１は、分離断片の最大直径の２～５倍、好ましくは少なくとも３倍に相当する直径を有することができる。

冶金的消耗ランス２３又は圧縮空気ランス３９も用いて、必要に応じて圧縮空気５７を反応炉８に送り込み、消耗ランス２３はスラグ相１０と金属含有相１１とに溶融した分離断片４の表面に直接吹き付けることも、両相１０、１１内に浸漬することもできる。液化した表面に圧縮空気を吹き付けることにより、液化した表面が均質化されて、ブリケットの分解に好影響を与える。消耗ランス２３を両相１０、１１内に浸漬させる際に、金属含有相１１に含まれた鉄が部分的に酸化される。それにより金属含有相に含まれた金属鉄の割合が過度に高くなって金属含有相１１の融点が望ましくないほど上昇し、ひいてはスラグ特性に望ましくない影響を与え、そして反応炉８の内壁に金属鉄が付着又は接着するのを防ぐことができる。

反応炉領域には、ホイストを直列に配置した天井クレーンを設けることができ、天井クレーンはランス２１、２２、２３の操作に、修理段階及び停止段階で、並びに耐火物の除去、及び反応炉８の再被覆に使用される。

分離断片４が溶融する際に、非鉄金属と貴金属、特に銅が、金属含有相１１若しくは銅鉄合金又は黒色銅相で回収される。金属含有相１１は比重が大きいため、溶融過程が終了して相１０、１１の重力分離に必要とされる一定時間が経過すると、スラグ相１０の下方に形成される。反応炉８内で十分な充填レベルに達するとすぐに、分離断片４、特にブリケット５の投入が終了する。ランス２１、２２、２３が反応炉８から抜き取られる。溶融プロセス完了後、反応炉の内容物は、金属含有相１１若しくは黒色銅相とスラグ相１０からなり、両相１０、１１は重力分離のために一緒に流路システムに移し入れて分離炉２０に移送される。しかしまた、図示されていないが、両相１０、１１が重力分離のために反応炉８内に留まり、比重差に基づいて分離が行われた後、両相１０、１１が反応炉８から別々に取り出されることも可能である。図示された実施形態例によれば、スラグ相１０と金属含有相１１は反応炉８から分離炉２０に移送され、分離炉２０内でスラグ相１０と金属含有相１１の重力分離が行われる。スラグ相１０と金属含有相１１の分離炉２０からの注出は別々に行われる。両相の重力分離が反応炉８又は分離炉２０のいずれで行われるかに関係なく、スラグ相１０の注出は金属含有相１１の注出よりも頻繁に行うことができる。

分離炉２０は、好ましくは横置きの円柱状炉容器、若しくはいわゆる筒型炉であり、長手方向軸心を中心に一定の範囲で回転可能に支持されている。分離炉２０内ではもはや自己発熱的燃焼反応は起こらないので、分離炉２０は諸相の望ましくない冷却を防ぐために、１つ以上の保温バーナー又は二次燃料－天然ガス－酸素バーナーを備えて構成できる。この目的のために、反応炉８と分離炉２０の間の供給流路も保温バーナーや二次燃料－天然ガス－酸素バーナーを装備されてよい。スラグ組成の、特に粘性に関する修正が必要な場合は、必要に応じて両相１０、１１に添加剤３２を加えることができる。分離炉２０は、スラグ相１０を顆粒化の方向に注出するための開口部（スラグ孔）と、金属含有相１１若しくは黒色銅をインゴット鋳造ベルトの方向へ排出するための開口部（金属孔）を含んでいる。

スラグ顆粒化若しくはインゴット鋳造ベルトでの金属含有相１１の処理の後続プロセス段階は、当業界でよく知られているので、ここでは詳しく説明しない。

分離断片４、特にブリケット５の発熱量が高いので、不完全燃焼若しくは不完全酸化を伴うプロセス管理は重要であり、それによって反応炉８を過熱や熱崩壊、及びそれらに伴う損傷から保護されている。分離断片４を両相１０、１１に溶融するには、不完全燃焼で十分であることが示されている。溶融プロセスの過程で、分離断片４は約１２２０℃～１２５０℃の温度で溶融させる。特に、分離断片４の溶融には、燃焼エネルギーの一部だけが使用される。その際に、反応炉８内では不完全燃焼した煙道ガス１３、若しくはＣＯを多く含む未燃焼の熱分解プロセスガスが発生する。この不完全燃焼した煙道ガス１３の少なくとも一部１２は、反応炉８から導出されて熱式二次燃焼プラント１４に導入され、そこで不完全燃焼した煙道ガス１３の少なくとも一部１２の単段又は多段二次燃焼が行われる。

不完全燃焼した煙道ガス１３の少なくとも一部１２の酸素含有率、組成及び／又は温度の、好ましくは連続的な測定を行うことができる。この測定に基づいてガス９の量に対するブリケット５及び／又は粗大断片６の装入量の比が制御装置３０によって制御される。

しかしまた、不完全燃焼した煙道ガス１３の少なくとも一部１２の酸素含有率、組成及び／又は温度の、好ましくは連続的な測定も行うことができる。この測定に基づいて上流側のブリケット化プラント１９内でブリケット５の発熱量が制御装置３０によって制御される。

不完全燃焼した煙道ガス１３若しくは粉塵を含んだ高熱量のプロセスガスを熱式二次燃焼プラント１４で二次燃焼することは必要であり、多くの国で法律によって義務付けられている。熱式二次燃焼プラント１４は、実質的に二次燃焼ボイラーを含んでいる。この場合、二次燃焼は最後の新鮮空気供給後に、１１００℃の温度と少なくとも２秒間の滞留時間で行う必要がある。この乾式冶金プロセスは周期的に行うことができ、バッチ期間は反応炉８内の溶融サイクルとほぼ同じ長さである。この種のプロセス制御により、反応炉８から同様に循環的な熱量が生じるが、これは、熱式二次燃焼プラント１４の後続の廃熱利用プラント２５の安定した運転を保証するために、二次燃焼ボイラーに二次燃料又は補充燃料を加えることによって補償されなければならない。

反応プラント２９若しくは反応炉８から出るプロセスガスは、排ガスフードで捕集される。ここで真空度に依存する量の空気又は周囲空気がプロセスガス２４に混入されて、プロセスガス２４の可燃性成分（ＣＯ、Ｈ_２、Ｃ_ｘＨ_ｙ）の部分燃焼が開始する。このときプロセスガス２４の温度は、ボイラーに続く短いプロセスガスダクト内で約１４５０℃まで上昇することがある。二次燃焼ボイラー入口には、必要な燃焼空気と、必要に応じて補充燃料が供給される。安全上の理由から調節可能な天然ガスバーナーは、プロセスガスの安全な点火を確保するために、常時パイロットバーナーとして最小出力で運転できる。二次燃焼ボイラーの燃焼室の１つのセクションは耐火物でライニングされ、最後の新鮮空気供給後に、２秒間の滞留時間と１１００℃の温度を維持するように構成されている。二次燃焼室に燃焼空気を吹き入れるために、好ましくはノズルを備えた２つの燃焼空気分配器が設けられている。燃焼空気分配器には、廃油、メタノール・水混合物、アセトン又は天然ガスの燃焼に使用できるノズルシステムが組み込まれている。補充燃料の調節は、熱式二次燃焼プラント１４の二次燃焼区間に必要な温度に依存して行われる。二次燃焼ボイラーの燃焼室の別のセクションは、デフレクター（Ｕｍｌｅｎｋｕｎｇ）として構成され、二次燃焼室の先行セクションのすぐ後ろに配置されている。

デフレクターセクション（Ｕｍｌｅｎｋｕｎｇｓａｂｓｃｈｎｉｔｔ）はまた、断面が変化する２つのセクションに区分できる。下部領域では、直接煙突との接続部でデフレクターセクションは断面が円形に形成されている。断面は移行部で円形から正方形に変化する。それによりデフレクターセクションを、正方形の断面を有するボイラーシステムの第１煙道と接続することが可能になる。デフレクターセクションの管壁は、最後の新鮮空気供給後に、１１００℃で２秒間の滞留時間を維持するように構成されている。

熱式二次燃焼プラント１４における二次燃焼の過程で発生する高温のプロセスガス２４は、廃熱利用プラント２５に導くことができ、高温のプロセスガス２４に由来するエネルギーを、例えば発電、局所的及び遠隔の区域の熱供給と組み合わせで最適に利用することができる。この場合、高温のプロセスガス２４が冷却され、冷却により放出されるエネルギーを利用して過熱水蒸気を発生させる。廃熱利用プラント２５は、廃熱ボイラーとタービンの主要領域を含む。廃熱ボイラーは、一方では廃ガス浄化前のプロセスガスの冷却に用いられ、他方ではボイラー内にエコノマイザーと蒸発器と過熱器の管寄せを設置することにより過熱蒸気を発生させるために用いられる。続いて過熱蒸気の大部分は、タービンを使用して電力に変換される。熱交換器を通して局所的な熱供給網に供給するために、蒸気の一部は中間抽出部を介して分岐される。さらに、タービン内の別の中間抽出部により、蒸気を遠隔の区域の熱供給網に利用することが可能になる。

冷却されたプロセスガス２４は、続いて廃ガス浄化プラント２６内に導入できる。廃ガス浄化プラント２６は、プロセスガス浄化と衛生的ガス浄化の主要領域を含む。衛生ガス浄化では、ブリケット化プラント１９、装入プラント２８、反応プラント２９から、並びに一般的に建築物の抽出システムから排出物を抽出するために様々な抽出箇所が設けられている。異なる箇所で発生する、二酸化硫黄を含まない汚染された分散排出物は、中央の衛生ガスフィルターに送られて除塵若しくは浄化される。プロセスガス浄化は、実質的に３段プロセスとして運転することができる。この場合、粉塵、即ちプロセスガス２４中の固形分は、１つ以上の粉塵フィルターでろ過することによって、場合によっては添加剤を加えることによって分離される。続いて、有害物質の除去、特にＳＣＲシステム（選択的触媒還元）による窒素酸化物還元、並びに吸着法による酸性成分や重金属の低減が行われる。廃ガス浄化プラント２６は、２１０℃～２４０℃の温度に冷却されたプロセスガス２４から固形分を分離するための少なくとも１つのフィルターを含んでおり、この少なくとも１つのフィルターにおいて金属粉塵、特に亜鉛粉塵の分離が行われる。金属粉塵若しくは大気粉塵は塩化亜鉛や酸化亜鉛を多く含むため、吸湿性添加剤、例えば石灰粉を添加剤３２として加えることができる。

図３は、好適な方法を実施することができるシステムの別の簡略化した概略図である。ここでは、本方法によって製造されたブリケット１がどのように反応プラント２９内で使用若しくは処理されるかが、プロセス全体若しくはプラント全体において示されている。

本明細書では、金属２及びその他の物質を含み、その金属分を十分回収しようとする廃棄物１の例であるシュレッダー軽量フラクションは、まず貯蔵バンカー３３に投入されて、そこからさらに処理される。廃棄物１は貯蔵バンカー３３からスクリューコンベア３４及びこれに類するものを介して、ピストン圧縮機３５として設計されたブリケットプレスに送られ、そこで廃棄物１はブリケットに圧縮される。シュレッダー軽量フラクションには金属２として、特に銅、鉛、スズ、亜鉛、ニッケル及び／又は貴金属が含まれていることがある。

具体的なプラントでは、例えばピストン圧縮機３５として設計された4台のブリケットプレスで１時間当り約１０トンのシュレッダー軽量フラクションを圧縮してブリケット化することができる。

ブリケット５は続いて計量器３６を経て調量バンカー３７に搬送され、そこから装入ランス２１を介して溶融炉３８に投入される。溶融炉３８にはブリケット５に加えて空気４７も投入されて、溶融炉３８の内部に反応性混合物を生じさせる。ブリケットの投入はバッチ単位で、即ち１回の分量ごとに行われる。

ブリケット５が溶融炉３８に投入される前に、溶融炉３８は例えば１２００℃～１２５０℃に加熱される。廃棄物１をブリケット１に圧縮することによって、溶融炉３８の内部に投入される有機物３の量を非常に正確に調整することができる。これについては、専用の圧縮空気ランス３９によって送られる空気４７と熱分解ガスが関与して自己発熱的に反応するためには、投入された質量に占める有機物の割合は例えば３５％～５０％が適当であることが分かっている。

自己発熱反応は供給される空気と熱分解ガスの添加量を制御することによって安定化させることができるが、そのために不可欠なのは、溶融炉３８内に反応に関与する有機物３がどれほど多く存在するか知ることである。空気４７は、溶融炉３８内で反応が起こる、即ち有機物３と熱分解ガスが燃焼するのに必要な量だけ供給される。しかし、空気４７の供給は、溶融炉を過熱させないために、すべての熱分解ガスを直接燃焼させないように制限される。この反応は、溶融炉３８内で外部燃料の補給なしに、例えば５～５．５時間進行し、そのようにして溶融炉３８の内部に液状スラグ１０と液状金属１１からなる溶融液が形成される。

自己発熱反応の際に高温のプロセスガス２４が発生して、吸引フード４０を通して吸引され、二次燃焼室４１を経てボイラー４２に送り込まれる。ボイラー４２内では通常の仕方で蒸気を発生させることができ、その蒸気はタービン４３によって電気エネルギーを発生させるために使用できる。代替的及び追加的に、蒸気は局所的及び遠隔の区域の熱供給網に使用できる。

溶融炉３８内で反応が可能な限り完全に終了した後で溶融炉３８を注出させることができ、その液状内容物は搬送区間４４を経てさらに搬送することができる。好適には、このようにして液状スラグ１０と液状金属１１からなる溶融液が分離炉２０に送り込まれる。分離炉２０は、例えば回転炉として実現することができ、内部の温度は例えば１２００℃～１２５０℃に達することができる。分離炉２０は溶融炉３８とは異なり、内部でもはや反応が起こらないので、所定の温度に到達してその温度を維持するために外部から燃料が補給される。溶融炉が空にされた後で、次のバッチの廃棄物１を充填することができる。

分離炉２０内では、金属相１１からのスラグ相１０の分離が、例えば同様に５～５．５時間にわたって行うことができる。スラグ相１０の比重が約３ｔ／ｍ^３～３．５ｔ／ｍ^３であるのに対し、金属相１１の比重は約８ｔ／ｍ^３なので、これには重力分離が適している。但し、これらの値は例に過ぎず、当然のことながら材料によって変化する。２つ以上の相の比重が異なる場合、これらの相は分離炉２０の中で互いに層状に区切られる。

分離炉２０内ではスラグの調整が例えば３時間～４時間にわたって行われ、次にスラグは例えば２時間～３時間にわたって顆粒化され、分離炉２０からスラグ排出区間４５を通って取り出すことができる。

好適には、その後で分離炉２０から金属排出区間４６を通って金属２を取り出し、それによって回収することができる。金属２は、例えば液状金属相、例えば液状銅相として存在することができ、これは鉛、スズ、亜鉛、ニッケル及び／又は貴金属など別の金属又は重金属で濃縮することができる。

上記の実施形態例は可能な実施形態を示すものであり、この箇所で注記しておくと、本発明は特別に図示された実施形態に制限されるものではなく、むしろ個々の実施形態を互いに様々に組み合わせることも可能であり、この変形可能性は本発明による技術的行為に関する教示に基づき当該技術分野に従事する当業者の能力の範囲内にある。

保護の範囲は請求項によって規定されている。しかしながら請求項を解釈するために詳細な説明と図面を援用する。図示及び説明された異なる実施形態例に記載された個々の特徴又は特徴の組み合せは、それ自体で独立した発明的解決をなすことができる。これらの独立した発明的解決の基礎にある課題は、本明細書から読み取ることができる。

本発明の説明において値の範囲に関するすべての指示は、当該範囲内のすべての任意の部分範囲を含むものと理解すべきである。例えば１～１０という指示には、下限１を起点として上限１０に至るまでのすべての部分範囲が含まれていると理解すべきである。即ち、すべての部分範囲は、例えば１～１．７又は３．２～８．１又は５．５～１０のように、下限の１又はそれ以上から始まって上限の１０又はそれ以下で終わる。

最後に形式的に、構造を理解しやすくするために、要素は一部縮尺通りではなく及び／又は拡大して及び／又は縮小して表現したことを指摘しておく。

１ 廃棄物
２ 金属
３ 有機物
４ 分離断片
５ ブリケット
６ 粗大断片
７ 別の廃棄物
８ 反応炉
９ 酸素を含むガス
１０ スラグ相
１１ 金属含有相
１２ 一部
１３ 不完全燃焼した煙道ガス
１４ 熱式二次燃焼プラント
１５ 鉱物
１６ 鉱物スラグ形成剤
１７ 微細断片
１８ 毛羽断片
１９ ブリケット化プラント
２０ 分離炉
２１ 装入ランス
２２ 天然ガス－酸素燃焼ランス
２３ 消耗ランス
２４ プロセスガス
２５ 廃熱利用プラント
２６ 廃ガス浄化プラント
２７ 工業プラント
２８ 装入プラント
２９ 反応プラント
３０ 制御装置
３１ プラスチック断片
３２ 添加剤
３３ 貯蔵バンカー
３４ スクリューコンベア
３５ ピストン圧縮機
３６ 計量器
３７ 調量バンカー
３８ 溶融炉
３９ 圧縮空気ランス
４０ 吸引フード
４１ 二次燃焼室
４２ ボイラー
４３ タービン
４４ 搬送区間
４５ スラグ排出区間
４６ 金属排出区間
４７ 空気
４８ 廃棄物処理プラント
４９ 酸素
５０ 天然ガス
５１ 水
５２ 廃水
５３ 遠隔の区域の熱供給網
５４ 局所的な区域の近距離熱供給網
５５ 粉塵
５６ 排気
５７ 圧縮空気

Claims (20)

1. 少なくとも１種類の金属（２）と少なくとも１種類の有機物（３）を含む廃棄物を分離する方法（１）であって、
   廃棄物（１）の分離断片（４）を提供するステップであって、該分離断片（４）は、機械的処理の過程で廃棄物（１）から分離されて、少なくとも１種類の金属（２）と少なくとも１種類の有機物（３）を含み、
   前記分離断片（４）は、実質的に廃棄物（１）から作られたブリケット（５）、及び随意に廃棄物（１）の粗大断片（６）、又は別の廃棄物（７）の粗大断片（６）を含み、
   前記分離断片（４）は、発熱量が５ＭＪ／ｋｇ～３０ＭＪ／ｋｇ、最大銅含有率が０．１重量％～２０重量％である、前記分離断片（４）を提供するステップと、
   前記分離断片（４）を反応炉（８）に連続的又は不連続的に装入するステップと、
   酸素を含んだガス（９）を酸化剤として前記反応炉（８）に導入して、前記分離断片（４）を不完全燃焼プロセスで燃焼させるステップと、
   前記分離断片（４）が燃焼する際に発生する熱エネルギーを利用して、前記分離断片（４）を少なくとも１つの液状スラグ相（１０）と少なくとも１つの液状金属含有相（１１）に溶融させるステップと、
   前記反応炉（８）から前記少なくとも１つのスラグ相（１０）及び／又は前記少なくとも１つの金属含有相（１１）を注出するステップと、
   不完全燃焼した煙道ガス（１３）の少なくとも一部（１２）を前記反応炉（８）から導出し、不完全燃焼した煙道ガス（１３）の少なくとも一部（１２）を熱式二次燃焼プラント（１４）に導入して、不完全燃焼した前記煙道ガス（１３）の少なくとも一部（１２）を二次燃焼させるステップと、を含む方法。
2. 前記廃棄物（１）は、少なくとも１種類の鉱物（１５）を含み、及び／又は前記分離断片（４）に鉱物スラグ形成剤（１６）を添加することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 発熱量が８ＭＪ／ｋｇ～２５ＭＪ／ｋｇ、好ましくは１１ＭＪ／ｋｇ～１８ＭＪ／ｋｇの前記分離断片（４）が提供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. 最大銅含有率が０．３重量％～１０重量％、好ましくは０．５重量％～３重量％の前記分離断片（４）が提供されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 発熱量が５ＭＪ／ｋｇ～３０ＭＪ／ｋｇ、好ましくは８ＭＪ／ｋｇ～２５ＭＪ／ｋｇ、特に好ましくは１１ＭＪ／ｋｇ～１８ＭＪ／ｋｇのブリケット（５）が提供されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 微細断片（１７）及び／又は毛羽断片（１８）を含むブリケット（５）が提供されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記ガス（９）は、空気、特に周囲空気であることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 不完全燃焼した前記煙道ガス（１３）の少なくとも一部の酸素含有率、組成及び／又は温度の好ましくは連続的な測定が行われること、及びこの測定に基づいて前記ガス（９）の量に対する前記ブリケット（５）の装入量及び／又は粗大断片（６）の装入量の比が制御されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 不完全燃焼した前記煙道ガス（１３）の少なくとも一部の酸素含有率、組成及び／又は温度の好ましくは連続的な測定が行われること、及びこの測定に基づいて上流側のブリケット化プラント（１９）における前記ブリケット（５）の発熱量（５）が制御されることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記少なくとも１つの金属含有相（１１）は、少なくとも実質的に銅鉄合金であることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記少なくとも１つのスラグ相（１０）と前記少なくとも１つの金属含有相（１１）が、前記反応炉（８）から分離炉（２０）に移され、その分離炉（２０）内で、前記少なくとも１つのスラグ相（１０）と、前記少なくとも１つの金属含有相（１１）の重力分離が行われること、及び前記分離炉（２０）からの前記少なくとも１つのスラグ相（１０）と前記少なくとも１つの金属含有相（１１）の注出は別々に行われることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記少なくとも１つのスラグ相（１０）の注出が、前記少なくとも１つの金属含有相（１１）の注出よりも頻繁に行われることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記反応炉（８）に装入ランス（２１）を用いて前記ブリケット（５）と、前記粗大断片（６）と、前記ガス（９）が装入されること、及び前記装入ランス（２１）は、前記分離断片（４）の最大径の２～５倍、好ましくは少なくとも３倍の直径に相当する直径を有することを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 天然ガス－酸素燃焼ランス（２２）が提供されて、前記反応炉（８）内に突入しており、好ましくは始動プロセスで反応炉（８）の燃焼に使用されることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 冶金的消耗ランス（２３）が提供され、前記反応炉（８）内に突入しており、酸素を含んだガス（９）を前記反応炉（８）内に圧入するために使用され、前記ガス（９）は前記分離断片（４）に直接吹き付けられるか、又は前記消耗ランス（２３）が前記分離断片（４）内に浸漬されることを特徴とする、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記熱式二次燃焼プラント（１４）から高温のプロセスガス（２４）が廃熱利用プラント（２５）内に導入され、前記プロセスガス（２４）が冷却され、冷却によって放出されるエネルギーが過熱水蒸気の発生に利用されることを特徴とする、請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 冷却された前記プロセスガス（２４）は、廃ガス浄化プラント（２６）内に導入されることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
18. 前記廃ガス浄化プラント（２６）は、冷却された前記プロセスガス（２４）から固形分を分離するための少なくとも１つのフィルターを含んでおり、この少なくとも１つのフィルターにおいて金属粉塵、特に亜鉛粉塵の分離が行われることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
19. 装入プラント（２８）と、反応炉（８）と、熱式二次燃焼プラント（１４）を含む、請求項１から１８までのいずれか一項に記載の方法を実施するための工業プラント（２７）。
20. 廃熱利用プラント（２５）及び／又は廃ガス浄化プラント（２６）を含むことを特徴とする、請求項１９に記載の工業プラント（２７）。

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