JP2024063580A - 振動ふるい装置、ストーカ式焼却炉及びストーカ式焼却炉の灰からの有価金属類の回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大掛かりな追加の装置を必要とせずに既存のストーカ式焼却施設の改良だけで実現可能で、且つ使用するエネルギーの増加量を抑制して、有価金属類を回収可能な振動ふるい装置、ストーカ式焼却炉及び有価金属類回収方法を提供する。【解決手段】振動ふるい装置１と、振動ふるい装置１に隣接して設けられており大粒径成分を落下させる第1の主灰シュート１０５と、振動ふるい装置１の第２の排出口４０からの中粒径成分を落下させる第２の主灰シュート１２１と、振動ふるい装置１の第１の排出口３０からの小粒径成分を回収する落塵灰搬送コンベヤ１２０と、を具備するストーカ式焼却炉。【選択図】図１

Description

本発明は、ストーカ式焼却炉の主灰から有価金属類を回収することができる振動ふるい装置に関し、特に大掛かりな追加の処理装置を必要とせず、且つ省エネルギーにて効率よく有価金属類を回収することができる振動ふるい装置、当該振動ふるい装置を具備するストーカ式焼却炉及び当該ストーカ式焼却炉の灰からの有価金属類の回収方法に関する。

廃棄物焼却施設では、雑多なごみを焼却しているが、かかる焼却により生じる燃え殻の処理が問題であり、燃え殻の減量化や資源化が求められている。そのため、燃え殻から資源（例えば、有価金属類）を回収し、リサイクルする技術が種々提案されている。

例えば、特許文献１においては、火格子式廃棄物焼却炉から排出される焼却灰から金属製錬原料を回収する金属製錬原料回収装置が開示されている。特許文献１の図２に明示されているように、火格子の隙間および火格子の燃焼用空気の噴出口から落下する落塵灰は落塵灰捕集装置にて捕集された後、廃棄物ガス化溶融装置へ送られる落塵灰供給運転と、火格子末端部から排出される主灰は主灰捕集装置にて捕集された後、廃棄物ガス化溶融装置へ送られる主灰供給運転と、を切り換えることにより、落塵灰から有価金属類を回収する技術が提案されている。特許文献１には、主灰中の有価金属類が少量であり、その回収は困難であるから、主灰と落塵灰とを分離回収して、それぞれを廃棄物ガス化溶融装置にて別々に溶融処理して有価金属類を回収することが記載されている。

特許文献２においては、廃棄物中に混入していた貴金属が付着した貴金属付着粒子を含む焼却灰を破砕し、焼却灰中の貴金属付着粒子の表面から削り取られた貴金属部分を含む貴金属濃縮粒子と、その他の粒子とを生成する破砕工程と、破砕工程で得られた貴金属濃縮粒子とその他の粒子とを一定の粒径に分級する分級工程と、分級工程で分級された粒子を比重選別して貴金属濃縮粒子をその他の粒子から選別する比重選別工程と、貴金属濃縮粒子を含む重量灰に含まれている磁着性の金属を磁場により選別する高磁力選別工程と、を有する焼却灰からの貴金属回収方法が提案されている。分級工程は篩分けにより行われ、比重選別工程は吹上空気流と吸引空気流によってエアテーブル上の焼却灰を浮かしつつ振動によって比重の大きい粒状灰が下層、比重の小さい軽量灰が上層となる流動層を形成させることにより行われる乾式工程である。

特許文献３においては、焼却灰を乾燥させ、磁力選別により磁性金属を取り除き、次いで篩分級して、再び磁力選別及び渦電流選別により所定粒径以下の磁性金属に付着した磁性金属ではない粒子を回収し、竪型ミルにより粉砕、乾燥及び微粉（ミル精粉）と粗粉（ミル排石）への分級を行い、ミル排石に有価金属を濃縮させて回収する、有価金属回収システムが提案されている。

特許文献４には、燃焼用空気噴出口の面積の火格子炉床全面積に対する割合が２％
以上５％以下の火格子を用いて、火格子の隙間および燃焼用空気噴出口から落下する落塵灰と火格子の末端部から排出される主灰とを分離し捕集し、分離捕集された落塵灰について有価金属類の回収を行う廃棄物焼却灰中の金属回収方法及び装置が開示されている。特許文献４には、有価金属類は主灰よりも落塵灰に多く含まれていること、火格子気孔率が２％より小さいと有価金属類のほとんどが主灰に含まれることが記載されている。

特許第６３９１０４６号公報 特許第６４６５８２５号公報 特許第６３７５２０５号公報 特許第３６６１６６２号公報

特許文献１に記載の技術においては、落塵灰から分離された主灰はそのまま後段の廃棄物ガス化溶融装置に送られて、廃棄物と一緒に処理される。有価金属類は落塵灰中に多く含まれるが、ストーカ式焼却炉における落塵灰の総量は主灰の総量に比して少量であり、廃棄物全体から回収できる有価金属類は少量である。また、含水率の高い主灰をそのまま廃棄物と一緒に廃棄物ガス化溶融装置にて溶融処理するため、乾燥装置や排水処理装置等が必要になり、エネルギー消費が多い割には有価金属類の回収率が低いという問題がある。

特許文献２及び３に記載の技術は、いずれも磁力選別を併用するため、装置構成が大掛かりで煩雑になる。

特許文献４に記載の技術は、特定範囲の火格子気孔率を有する火格子を用いて、火格子の隙間から落下する落塵灰から有価金属類を回収するが、主灰からの有価金属類の回収は行われない。火格子気孔率が特定範囲を逸脱する場合には、有価金属類が主灰に含まれることになり、焼却灰からの有価金属類の回収ができないことになる。

したがって、本発明の目的は、大掛かりな追加の装置を必要とせずに既存のストーカ式焼却施設の改良だけで実現可能で、且つ使用するエネルギーの増加量を抑制して、有価金属類を回収可能なストーカ式焼却施設を構成できる振動ふるい装置、当該振動ふるい装置を具備するストーカ式焼却装置、及びストーカ式焼却装置からの有価金属類回収方法を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解消すべく鋭意検討し、主灰シュートへと移送される灰の中に有価金属類が含まれており、この灰を分別して有価金属類を含有する灰を回収することで上記目的を達成して、有価金属類を低コストで回収できることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明は以下の各態様を提供するものである。
［１］焼却炉内が負圧に調整可能なストーカ式燃焼炉に設けられ、灰の軽量分を焼却炉内に再吸引させると共に灰の重量分を分級する振動ふるい装置であって、
焼却炉内に面して設けられている多孔性振動板と、
当該多孔性振動板の下方に位置し、多孔性振動板を通過して落下する重量分を分級して排出する振動ふるい槽と、を有し、
上記振動ふるい槽には、
底部に位置し、小粒径の重量成分を排出するための開閉自在な第１の排出口と、
当該第１の排出口よりも上方に位置し、中粒径成分を排出するための開閉自在な第２の排出口と、
上記振動ふるい槽内に押込空気を導入する押込空気導入口と、
上記振動ふるい槽を振動させる振動機構と、
が設けられていることを特徴とする振動ふるい装置。
［２］前記振動ふるい槽には、前記振動ふるい槽内に排ガスを導入する排ガス導入口がさ
らに設けられていることを特徴とする上記［１］に記載の振動ふるい装置。
［３］焼却炉内が負圧に調整可能なストーカ式燃焼炉に設けられ、灰の軽量分を焼却炉内に再吸引させると共に灰の重量分を分級する振動ふるい装置であって、
焼却炉内に面して設けられている多孔性振動板と、
当該多孔性振動板の下方に位置し、多孔性振動板を通過して落下する重量分を分級して排出する振動ふるい槽と、を有し、
上記振動ふるい槽には、
底部に位置し、小粒径の重量成分を排出するための開閉自在な第１の排出口と、
当該第１の排出口よりも上方に位置し、中粒径成分を排出するための開閉自在な第２の排出口と、
上記振動ふるい槽内に押込空気を導入する押込空気導入口と、
上記振動ふるい槽を振動させる振動機構と、
が設けられていることを特徴とする振動ふるい装置と、
上記振動ふるい装置に隣接して設けられており大粒径成分を落下させる第1の主灰シュートと、
上記振動ふるい装置の第２の排出口からの中粒径成分を落下させる第２の主灰シュートと、
上記振動ふるい装置の第１の排出口からの小粒径成分を受け取り搬送する搬送装置と、を具備することを特徴とするストーカ式焼却炉。
［４］前記振動ふるい槽には、前記振動ふるい槽内に排ガスを導入する排ガス導入口がさらに設けられていることを特徴とする上記［３］に記載のストーカ式焼却炉。
［５］前記第２の主灰シュートからの中粒径成分を受け入れる灰押出装置をさらに具備することを特徴とする上記［３］又は［４］に記載のストーカ式焼却炉。
［６］焼却炉内が負圧に調整可能なストーカ式燃焼炉に設けられ、灰の軽量分を焼却炉内に再吸引させると共に灰の重量分を分級する振動ふるい装置であって、
焼却炉内に面して設けられている多孔性振動板と、
当該多孔性振動板の下方に位置し、多孔性振動板を通過して落下する重量分を分級して排出する振動ふるい槽と、を有し、
上記振動ふるい槽には、
底部に位置し、小粒径の重量成分を排出するための開閉自在な第１の排出口と、
当該第１の排出口よりも上方に位置し、中粒径成分を排出するための開閉自在な第２の排出口と、
上記振動ふるい槽内に押込空気を導入する押込空気導入口と、
上記振動ふるい槽を振動させる振動機構と、
が設けられていることを特徴とする振動ふるい装置と、
上記振動ふるい装置に隣接して設けられており大粒径成分を落下させる第1の主灰シュートと、
上記振動ふるい装置の第２の排出口からの中粒径成分を落下させる第２の主灰シュートと、
上記振動ふるい装置の第１の排出口からの小粒径成分を受け取り搬送する搬送装置と、を具備することを特徴とするストーカ式焼却炉の灰から有価金属類を回収する方法であって、
上記振動ふるい槽の上記押込空気導入口から空気を導入しながら、上記振動ふるい槽を振動させ、上記多孔性振動板上の主灰のうち、軽量成分を浮遊させて焼却炉内に再吸引させ、重量かつ中粒径乃至小粒径の成分を上記多孔性振動板から上記振動ふるい槽にふるい落とし、重量かつ大粒径の成分を上記多孔性振動板上に残留させる第１工程と、
上記振動ふるい槽の上記押込空気導入口からの空気の導入を微量乃至停止して、上記振動ふるい槽を振動させ、上記多孔性振動板上の重量かつ大粒径の成分を上記第1の主灰シュートまで移動させて落下させ、上記振動ふるい槽内に落下した重量成分を小粒径成分と中粒径成分とに偏析させて分級する第２工程と、
上記振動ふるい槽の上記押込空気導入口からの空気の導入を微量乃至停止して、上記振動ふるい槽を振動させ、上記第２の排出口を開放して、重量且つ中粒径の成分を上記第２の主灰シュートに落下させる第３工程と、
上記振動ふるい槽の上記押込空気導入口からの空気の導入を微量乃至停止して、上記振動ふるい槽を振動させ、上記第２の排出口を閉じ、上記第１の排出口を微開放して、重量且つ小粒径の成分を上記搬送装置に落下させ、中粒径の成分を上記振動ふるい槽内に残留させる第４工程と、
上記第１の排出口及び上記第２の排出口を閉じ、第１工程に戻る第５工程と、
を備えることを特徴とする回収方法。
［７］前記振動ふるい槽には、前記振動ふるい槽内に排ガスを導入する排ガス導入口がさらに設けられており、前記第１工程～第４工程において、前記押込空気導入口からの空気の導入時に、上記排ガス導入口からも排ガスを導入することを特徴とする上記［６］に記載の回収方法。

本発明の振動ふるい装置は、大掛かりな追加の装置を必要とせずに既存のストーカ式焼却施設の改良だけで実現可能で、且つ使用するエネルギーの増加量を抑制して、有価金属類を回収可能なストーカ式焼却施設を構成できる。

また、従来は主灰シュートへと移送されて分別回収できなかった主灰中の有価金属類を含む重量且つ小粒径成分及び重量且つ中粒径成分を大粒径成分と分別して回収することができ、有価金属類の回収効率を向上させることができる。

さらに、従来は主灰シュートへと移送されていた主灰中の軽量成分を焼却炉内に戻して再度燃焼させることにより、未燃焼又は不完全燃焼に起因して発生していたダイオキシン類の発生量を削減することができる。

さらに、小粒径成分及び中粒径成分と分別された主灰中の大粒径成分のみを主灰シュートに落下させることにより、大粒径成分の二次処理が容易になり、大粒径成分を減容でき、埋め立て処理などの費用も削減できる。

したがって、本発明の振動ふるい装置及びストーカ式焼却装置は、既存の灰溶融装置やエコセメント装置などの有価金属類の回収及びダイオキシン類発生抑制において有用である。

図１は、本発明のストーカ式焼却炉全体を模式的に示す概略説明図である。 図２は本発明の振動ふるい装置を模式的に示す概略説明図である。 図３（ａ）は多孔性振動板の一態様の平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ－Ａ断面図である。 図４（ａ）は多孔性振動板の別の態様の平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ－Ａ断面図である。 図５（ａ）は多孔性振動板のまた別の態様の平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ－Ａ断面図である。 図６（ａ）は多孔性振動板のさらに別の態様の平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ－Ａ断面図である。 図７は、本発明の有価金属類の回収方法の第1工程における振動ふるい装置を模式的に示す概略説明図である。 図８は、本発明の有価金属類の回収方法の第２工程における振動ふるい装置を模式的に示す概略説明図である。 図９は、本発明の有価金属類の回収方法の第３工程における振動ふるい装置を模式的に示す概略説明図である。 図１０は、本発明の有価金属類の回収方法の第４工程における振動ふるい装置を模式的に示す概略説明図である。 図１１は、本発明の有価金属類の回収方法の第５工程における振動ふるい装置を模式的に示す概略説明図である。 図１２は、従来のストーカ式焼却炉全体を模式的に示す概略説明図である。

以下、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して具体的に説明するが、本発明はこれらに何ら制限されるものではない。

ストーカ式焼却炉においては飛灰よりも主灰が多量に発生する。主灰は、飛灰中の含有量よりも微量ではあるが、金、銀、銅、白金等の貴金属、及び亜鉛、鉛などの有価金属類を含む。本明細書において、主灰中に含まれる貴金属及び有価金属をまとめて「有価金属類」という。

本発明において「有価金属類高濃縮灰」とは有価金属類が濃縮されて相対的に高濃度で含まれる主灰であり、「有価金属類低濃縮灰」とは有価金属類が濃縮されておらず相対的に低濃度で含まれる主灰である。「有価金属類高濃縮灰」は、主灰中の有価金属類の平均濃度の約１．５倍以上、好ましくは約１．７倍以上の有価金属類の濃度を有し、「有価金属類低濃縮灰」は、主灰中の有価金属類の平均濃度の約０．７倍以下、好ましくは約０．６倍以下の有価金属類の濃度を有する。「有価金属類高濃縮灰」は、「有価金属類低濃縮灰」の有価金属類の濃度の約２倍以上、好ましくは約２．５倍以上の有価金属類の濃度を有することが望ましい。たとえば、有価金属が銅の場合、有価金属類高濃縮灰は、１０ｇ／ｋｇ以上の銅を含有することが好ましい。

本発明において、「大粒径成分」とは鉄くずや陶器等の不適物、場合によってはクリンカや耐火物など、３０ｍｍ以上の粒径を有する大きな塊をいう。「中粒径成分」とは１０ｍｍ以上３０ｍｍ未満の粒径を有する主灰成分をいう。「小粒径成分」とは１０ｍｍ未満の粒径を有する主灰成分をいう。「重量且つ中粒径成分」は「中粒径成分」であって、有価金属類を含む主灰成分であり、有価金属類低濃縮灰であることが多い。「重量且つ小粒径成分」は「小粒径成分」であって、有価金属類を含む主灰成分であり、有価金属類高濃縮灰であることが多い。

図１２に示すように、従来公知のストーカ式焼却炉２０１には、焼却炉本体２１０の底部に乾燥帯ストーカ２１１、燃焼帯ストーカ２１３、後燃焼帯ストーカ２１５、及び主灰シュート２０５がこの順番で連設されている。それぞれのストーカの下方には乾燥帯シュート２１２、燃焼帯シュート２１４、後燃焼帯シュート２１６が設けられており、これら各シュートの下方には落塵灰搬送コンベア２２０が設置されていて、各シュートからの落塵灰を受け取り、灰ピット（図示せず）に搬送するように構成されている。主灰シュート２０５の下方には、灰押出装置２２５が設けられ、主灰を受け取り、主灰塊を形成する。灰押出装置２２５の下方には主灰搬送コンベヤ２２３が設置されており、灰押出装置２２５からの主灰塊を受け取り、灰ピット（図示せず）に搬送するように構成されている。

本発明の振動ふるい装置は従来公知のストーカ式焼却炉に設置することができる。したがって、本発明は、本発明の振動ふるい装置を具備するストーカ式焼却炉も提供する。図１に、図１２の従来のストーカ式焼却炉の基本構成を利用して本発明の振動ふるい装置を設けたストーカ式焼却炉の実施形態を示す。

本実施形態の振動ふるい装置１を具備するストーカ式焼却炉１０１には、焼却炉本体１１０の底部に乾燥帯ストーカ１１１、燃焼帯ストーカ１１３、後燃焼帯ストーカ１１５、振動ふるい装置１、及び第１の主灰シュート１０５がこの順番で連設されている。それぞれのストーカの下方には乾燥帯シュート１１２、燃焼帯シュート１１４、後燃焼帯シュート１１６が設けられており、これら各シュートの下方には落塵灰搬送コンベア１２０が設置されていて、各シュートからの落塵灰を受け取り、第１の灰ピット（図示せず）に搬送するように構成されている。振動ふるい装置１には、図２に示すように、第１の排出口３０と第２の排出口４０が設けられている。振動ふるい装置１の下方には第２の主灰シュート１２１が設けられ、振動ふるい装置１は、第２の排出口４０からの主灰を第２の主灰シュート１２１に落下させ、第１の排出口３０からの主灰を落塵灰搬送コンベヤ（搬送装置）１２０に落下させるように位置づけられている。第２の主灰シュート１２１の下方には、灰押出装置１２５が設けられ、主灰を受け取り、主灰塊を形成する。灰押出装置１２５の下方には主灰搬送コンベヤ１２３が設置されており、灰押出装置１２５からの主灰塊を受け取り、第２の灰ピット（図示せず）に搬送するように構成されている。なお、図示した実施形態では第２の排出口４０からの重量かつ中粒径の成分を受け入れる灰押出装置１２５を設けているが、本発明の振動ふるい装置は、飛散しやすい軽量成分を押込空気導入口２７からの空気の上昇流に随伴させて焼却炉内に再吸引させるため、従来は必要であった湿潤処理を行う必要がなく、灰押出装置１２５を設けなくてもよく、第２の排出口４０からの重量かつ中粒径の成分を第２の主灰シュート１２１から直接主灰搬送コンベヤ（搬送装置）１２３に落下させてもよい。

本実施形態の振動ふるい装置１は、図１に示すように、稼働時に焼却炉内が負圧になるストーカ式燃焼炉本体１１０に設けられ、振動ふるい装置の振動による灰の微細化及びふるい分けと、押込空気による上昇流及び焼却炉内の負圧による吸引とにより、従来の装置であれば主灰シュートに落下していた主灰をさらに細かく分別することができる。

本発明の振動ふるい装置の実施形態を図２に示す。振動ふるい装置１は、焼却炉１１０内に面する上面に設けられている多孔性振動板１０と、底部に設けられている主灰の小粒径成分を排出する第1の排出口３０と、底部に近い側面２２に設けられている主灰の中粒径成分を排出する第２の排出口４０と、第２の排出口４０が設けられていない側面２４に設けられている押込空気導入口２７と、を有する振動ふるい槽２０、及び振動ふるい槽２０に振動を与える振動付与手段２３を有する。

振動ふるい装置１は、多孔性振動板１０を通過できない大粒径成分及び軽量成分を押込空気導入口２７から導入される上昇流により浮上させて、焼却炉１１０内の負圧により焼却炉内に再吸引させる。多孔性振動板１０を通過できず且つ浮上できない重量成分又は大粒径成分は、多孔性振動板１０の振動により第1の主灰シュート１０５に送られ、落下させられる。多孔性振動板１０を通過した主灰は、振動ふるい槽２０の振動により、中粒径成分は上方に偏析し、小粒径成分は下方に偏析して、分級される。下方に偏析した小粒径成分を第１の排出口３０から落塵灰排出コンベヤ１２０に落下させ、上方に偏析した中粒径成分を第２の排出口４０から第２の主灰シュート１２１に落下させて、分別する。

以下、本発明の振動ふるい装置の各部材について詳述する。

〔多孔性振動板〕
多孔性振動板１０は、焼却炉１０１の内部に面する振動ふるい槽２０の上部開口に設置されて、振動ふるい槽２０の上面を構成する。多孔性振動板１０は、後燃焼帯１１５側の端部から第1の主灰シュート１０５側の端部に向かって、１／１００以上５／１００以下の傾斜角度を有することが好ましい。１／１００以上の傾斜角度を設けることで、処理量が増えた時や立下げの燃焼完了時に後燃焼帯から主灰が送り込まれない状態でも多孔性振
動板１０上の主灰を第1のシュート１０５に向けて搬送することができる。５／１００よりも傾斜角度が大きいと、多孔性振動板１０上に主灰が留まる時間が短すぎて振動ふるいによる分級効率が低下する。多孔性振動板１０は、例えば、多孔板又はスリット板とすることができ、具体的には、本実施形態においては、図３～図６に示す多孔板又はスリット板を用いることができる。

図３（ａ）及び（ｂ）に示す多孔板１０ａは、多孔板であり、複数の開孔Ｐが整列されて配されている。開孔Ｐは図３（ｂ）にＡ－Ａ断面を示すように、同じ幅で板を貫通する。開孔径は、１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下、さらには１０ｍｍ以上１５ｍｍ以下とすることが好ましく、開孔率は、３％以上２５％以下とすることが好ましく、さらには３．５％以上１０％とすることが好ましい。

図４（ａ）及び（ｂ）に示す多孔板１０ｂは、スリット板であり、図４（ｂ）にＡ－Ａ断面を示すように断面が等辺山形のバーｂを複数平行に配列し、図４（ａ）に示すように複数のスリットｓが板の幅方向に向けて各々平行に整列されて配されている。等辺山形のバーｂの頂部を上方に向けて設置することにより、スリットｓの幅よりも大きな大粒径成分はふるい上に残り、スリットｓの幅よりも小さな小粒径成分がスリットｓを通過して落下しやすくなる。スリット幅は、１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下、さらには１０ｍｍ以上１５ｍｍとすることが好ましく、スリット率は、３％以上２５％以下とするのが好ましく、さらには３．５％以上１０％以下とすることが好ましい。

図５（ａ）及び（ｂ）に示す多孔板１０ｃは、スリット板であり、図５（ｂ）にＡ－Ａ断面を示すように断面がフラットなバーｂを複数平行に配列し、図５（ａ）に示すように複数のスリットｓが板の幅方向に向けて各々平行に整列されて配されている。また、図４に示す多孔板におけるスリットよりも各スリット間の間隔が狭められている。スリット幅は、１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下とすることが好ましく、さらには１０ｍｍ以上１５ｍｍ以下とすることが好ましく、スリット率は、３％以上２５％以下とするのが好ましく、さらには３．５％以上１０％以下とすることが好ましい。

図６（ａ）及び（ｂ）に示す多孔板１０ｄは、図５に示す多孔板を２枚以上互い違いに積層させて形成されている。積層される２枚のスリットを有する板ｂ１及びｂ２の間にはスペースが設けられている。それぞれの板ｂ１，ｂ２におけるスリットのスリット幅は、図４及び５に示す多孔板よりも大きい。板ｂ１と板ｂ２の間の斜めの隙間の寸法が１０ｍｍ以上１５ｍｍ以下となるように板ｂ１と板ｂ２とでスリットｓの位置がずれるように積層され、板ｂ１と板ｂ２の斜めの隙間を通過する主灰成分がふるい落とされる。開孔率は３％以上２５％以下が好ましく、さらには３．５％以上１０％以下とすることが好ましい。

〔振動ふるい槽〕
振動ふるい槽２０は、中空の錐型の形状を有する槽である。特に図示しないが、上面に矩形状の開口を有し、槽本体は円錐又は四角錐形状とすることができる。本実施形態においては四角錐形状となっており、第１の主灰シュート１０５側に位置する側面２２が後燃焼帯ストーカ１１５側の側面２４よりもゆるい傾斜の面となっているが、同じ傾斜でもよい。側面２２と側面２４の傾斜角度の差を設けると、後述する第２の排出口４０からの灰粒子の排出が良好に行われるので好ましい。そして、振動ふるい槽２０には、底部に位置し、小粒径成分を排出するための開閉自在な第１の排出口３０と、第１の排出口３０よりも上方に位置し、中粒径成分を排出するための、開閉自在な第２の排出口４０と、が設けられている。

また、振動ふるい槽２０には、振動を付与するためのモーター２３が設けられている。
振動ふるい槽２０の側面２４には、押込空気を振動ふるい槽２０内に導入するための押込空気導入口２７が設けられている。押込空気導入口２７は、従来装置において乾燥帯シュート１１２、燃焼帯シュート１１４及び後燃焼帯シュート１１６に新鮮な空気を導入する押込送風機に連結されている。押込空気導入口２７は、公知の風量調節機構（図示せず）を備え、風量調節及び開閉が自在である。

図２に示す実施形態においては、振動ふるい槽２０の側面２２に、排ガスを振動ふるい槽２０内に導入する排ガス導入口２５が設けられているが、排ガス導入口２５が設けられていなくてもよい。押込空気導入口２７と排ガス導入口２５を設ける場合には、互いに対向した位置に設けられていることが好ましい。排ガス導入口２５は、焼却設備内で排ガスを再循環させる排ガス導入管（図示せず）に連結されている。排ガス導入口２５は、公知の風量調節機構（図示せず）を備え、風量調節及び開閉が自在である。排ガス導入口２５と押込空気導入口２７を錐体である振動ふるい槽２０の側面に対向して設けることにより乱流が発生し、振動ふるい槽２０内の主灰の凝集を防止し、ふるい分けを助長することができるので好ましい。また、排ガス導入口２５を設けて排ガスを導入することにより、押込空気として利用する新鮮な空気の使用量を削減し、焼却設備内の排ガスを有効利用することができる。また、焼却設備内の排ガスは、新鮮な空気よりも高温であるため焼却炉内の温度低下幅を小さくすることができ、新鮮な空気よりも酸素濃度が低いため燃焼による窒素酸化物の生成を削減することができる。

〔第１の排出口〕
第１の排出口３０は、錐型の振動ふるい槽２０の底部に設けられており、開閉自在の板状の蓋体３１が設けられている。第１の排出口３０の大きさは振動ふるい槽２０の大きさに応じて任意である。蓋体３１には、開閉を制御しつつ行うための開閉用のモーター又はシリンダーなど（図示せず）が設けられている。モーターやシリンダーは配線を介して制御用のコンピュータに連結されており、タイマー制御等各種の制御が可能である。

〔第２の排出口〕
第２の排出口４０は、第１の排出口３０よりも上方で且つ側面２２に設けられている。第２の排出口４０は、振動ふるい槽２０の高さの１／４以上１／３以下程度の位置に設けられていることが好ましい。第２の排出口４０にも開閉自在の板状の蓋体４１が設けられている。第２の排出口４０の大きさは振動ふるい槽２０の大きさに応じて任意である。蓋体４１には、開閉を制御しつつ行うための開閉用のモーター又はシリンダー（図示せず）が設けられている。モーターやシリンダーは配線を介して制御用のコンピュータに連結されており、タイマー制御等各種の制御が可能である。

〔有価金属類の回収方法〕
本発明の振動ふるい装置を具備するストーカ式焼却装置の焼却灰から有価金属類を回収する方法について、図７～１１を参照して説明する。本発明の有価金属類の回収方法は、ふるい振動装置の作動を図７～１１に示す第１工程～第５工程を経て図７に示す初期状態（第１工程を行う状態）へと戻るサイクルを繰り返すことで実施できる。図示する実施形態では、排ガス導入口２５から排ガスを導入するが、排ガス導入口２５からの排ガスの導入は行わなくてもよい。

図７に示す第１工程は、押込空気導入口２７からの空気と、排ガス導入口２５からの排ガスとを導入しながら、振動ふるい槽２０を振動させ、多孔性振動板１０上の主灰のうち、軽量成分を浮遊させ、重量且つ中粒径乃至小粒径の成分を、多孔性振動板１０を通過させて振動ふるい槽２０へと落下させ、重量且つ大粒径の成分を多孔性振動板１０上に残留させる工程である。これにより、振動ふるい槽２０の多孔性振動板１０上の主灰のうち軽量成分は浮遊し、炉内の負圧により炉内に吸引されて、再燃焼され、集塵器（図示せず）
により捕集される。小粒径乃至中粒径の重量成分は多孔性振動板１０を通過して、振動ふるい槽２０に落下する。

図８に示す第２工程は、振動ふるい槽２０を振動させて、多孔性振動板１０上の重量且つ大粒径の成分を主灰シュート１０５まで移動させて落下させると共に、振動ふるい槽２０内部に落下した重量成分を振動により、小粒径成分を下方に、中粒径成分を上方に偏析させて分級する工程である。押込空気導入口２７からの空気の導入と、排ガス導入口２５からの排ガスの導入は、共に停止するか、又は小粒径成分が舞い上がらない程度に微量とする。具体的には、炉内の燃焼状況と炉下圧力を監視し、演算制御にて風量を決定する。

図９に示す第３工程は、振動ふるい槽２０を振動させて、第２の排出口４０を開放して、上方に偏析する重量且つ中粒径成分を第２の主灰シュート１２１へと落下させる工程である。第２の排出口４０の開放は、灰の落下が生じなくなるまで行う。押込空気導入口２７からの空気の導入と、排ガス導入口２５からの排ガスの導入は、共に停止するか、又は小粒径成分が舞い上がらない程度に微量とする。具体的には、炉内の燃焼状況と炉下圧力を監視し、演算制御にて風量を決定する。この工程においても、振動を継続することにより、偏析現象による分級は継続的に起こることとなる。

図１０に示す第４工程は、第２の排出口４０を閉じて、第１の排出口３０を微開放し、重量且つ小粒径成分を落塵灰搬送コンベヤ（搬送装置）１２０へと落下させ、中粒径成分を残留させて、分級する工程である。第1の排出口３０の開放時間は、タイマー制御とすることが好ましい。押込空気導入口２７からの空気の導入と、排ガス導入口２５からの排ガスの導入は、共に停止するか、又は小粒径成分が舞い上がらない程度に微量とする。具体的には、炉内の燃焼状況と炉下圧力を監視し、演算制御にて風量を決定する。

図１１に示す第５工程は、第１の排出口３０を閉じて、第１の工程を行うことが可能な状態に戻る工程である。

本発明の振動ふるい装置を具備するストーカ式焼却炉によれば、振動ふるい槽内で偏析現象を利用して、従来は分別されずに二次処理されていた主灰を軽量成分、重量且つ大粒径成分、重量且つ中粒径成分及び重量且つ小粒径成分に分級して、有価金属類を含有する小粒径の重量成分を回収することができる。従来のストーカ式焼却炉に振動ふるい装置を設けるのみで、他に大掛かりな装置は不要であり、多大なエネルギーの付加が不要である。したがって、本発明によれば、イニシャルコストやランニングコストを掛けず、廃棄物焼却施設に現に備わっている装置や機器をそのまま利用して、有価金属類の回収を効率的に行うことができるので、一部の企業や自治体のみならず、日本全体において有益な資源回収システムの前処理工程を提供できる。

〔その他の部材〕
本発明の振動ふるい装置１は、上述の各構成部材に加えて、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意の部材を具備することができる。
本発明は上述の実施形態に何ら制限されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

本発明の装置は、偏析現象（粒径差、比重差）を利用して、既存のストーカ式焼却施設からの主灰、特に従来は処理されずに廃棄されていた有価金属類を含有する灰を回収して中間処理施設や資源化施設へ提供することができる。そのため、主灰の減容や資源回収をシステムフローとして有益に機能させることができる。これにより主灰に微量に含まれている有価金属類を効率的に回収し資源化することができる。これにより２０５０年カー
ボンニュートラルゼロを目指す廃棄物循環型社会の構築に寄与することができる。

１ 振動ふるい装置
１０ 多孔性振動板
２０ 振動ふるい槽
２３ 振動付与手段（モーター）
２５ 排ガス導入口
２７ 押込空気導入口
３０ 第１の排出口
４０ 第２の排出口
１０１ ストーカ式焼却炉
１０５ 第1の主灰シュート
１１０ ストーカ式焼却炉本体
１１１ 乾燥帯ストーカ
１１２ 乾燥帯シュート
１１３ 燃焼帯ストーカ
１１４ 燃焼帯シュート
１１５ 後燃焼帯ストーカ
１１６ 後燃焼帯シュート
１２０ 搬送装置（落塵灰搬送コンベヤ）
１２１ 第２の主灰シュート
１２３ 搬送装置（主灰搬送コンベヤ）
１２５ 灰押出装置

Claims (7)

1. 焼却炉内が負圧に調整可能なストーカ式燃焼炉に設けられ、灰の軽量分を焼却炉内に再吸引させると共に灰の重量分を分級する振動ふるい装置であって、
   焼却炉内に面して設けられている多孔性振動板と、
   当該多孔性振動板の下方に位置し、多孔性振動板を通過して落下する重量分を分級して排出する振動ふるい槽と、を有し、
   上記振動ふるい槽には、
   底部に位置し、小粒径の重量成分を排出するための開閉自在な第１の排出口と、
   当該第１の排出口よりも上方に位置し、中粒径成分を排出するための開閉自在な第２の排出口と、
   上記振動ふるい槽内に押込空気を導入する押込空気導入口と、
   上記振動ふるい槽を振動させる振動機構と、
   が設けられていることを特徴とする振動ふるい装置。
2. 前記振動ふるい槽には、前記振動ふるい槽内に排ガスを導入する排ガス導入口がさらに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の振動ふるい装置。
3. 焼却炉内が負圧に調整可能なストーカ式燃焼炉に設けられ、灰の軽量分を焼却炉内に再吸引させると共に灰の重量分を分級する振動ふるい装置であって、
   焼却炉内に面して設けられている多孔性振動板と、
   当該多孔性振動板の下方に位置し、多孔性振動板を通過して落下する重量分を分級して排出する振動ふるい槽と、を有し、
   上記振動ふるい槽には、
   底部に位置し、小粒径の重量成分を排出するための開閉自在な第１の排出口と、
   当該第１の排出口よりも上方に位置し、中粒径成分を排出するための開閉自在な第２の排出口と、
   上記振動ふるい槽内に押込空気を導入する押込空気導入口と、
   上記振動ふるい槽を振動させる振動機構と、
   が設けられていることを特徴とする振動ふるい装置と、
   上記振動ふるい装置に隣接して設けられており大粒径成分を落下させる第1の主灰シュートと、
   上記振動ふるい装置の第２の排出口からの中粒径成分を落下させる第２の主灰シュートと、
   上記振動ふるい装置の第１の排出口からの小粒径成分を受け取り搬送する搬送装置と、を具備することを特徴とするストーカ式焼却炉。
4. 前記振動ふるい槽には、前記振動ふるい槽内に排ガスを導入する排ガス導入口がさらに設けられていることを特徴とする請求項３に記載のストーカ式焼却炉。
5. 前記第２の主灰シュートからの中粒径成分を受け入れる灰押出装置をさらに具備することを特徴とする請求項３又は４に記載のストーカ式焼却炉。
6. 焼却炉内が負圧に調整可能なストーカ式燃焼炉に設けられ、灰の軽量分を焼却炉内に再吸引させると共に灰の重量分を分級する振動ふるい装置であって、
   焼却炉内に面して設けられている多孔性振動板と、
   当該多孔性振動板の下方に位置し、多孔性振動板を通過して落下する重量分を分級して排出する振動ふるい槽と、を有し、
   上記振動ふるい槽には、
   底部に位置し、小粒径の重量成分を排出するための開閉自在な第１の排出口と、
   当該第１の排出口よりも上方に位置し、中粒径成分を排出するための開閉自在な第２の排出口と、
   上記振動ふるい槽内に押込空気を導入する押込空気導入口と、
   上記振動ふるい槽を振動させる振動機構と、
   が設けられていることを特徴とする振動ふるい装置と、
   上記振動ふるい装置に隣接して設けられており大粒径成分を落下させる第1の主灰シュートと、
   上記振動ふるい装置の第２の排出口からの中粒径成分を落下させる第２の主灰シュートと、
   上記振動ふるい装置の第１の排出口からの小粒径成分を受け取り搬送する搬送装置と、を具備することを特徴とするストーカ式焼却炉の灰から有価金属類を回収する方法であって、
   上記振動ふるい槽の上記押込空気導入口から空気を導入しながら、上記振動ふるい槽を振動させ、上記多孔性振動板上の主灰のうち、軽量成分を浮遊させて焼却炉内に再吸引させ、重量かつ中粒径乃至小粒径の成分を上記多孔性振動板から上記振動ふるい槽にふるい落とし、重量かつ大粒径の成分を上記多孔性振動板上に残留させる第１工程と、
   上記振動ふるい槽の上記押込空気導入口からの空気の導入を微量乃至停止して、上記振動ふるい槽を振動させ、上記多孔性振動板上の重量かつ大粒径の成分を上記第1の主灰シュートまで移動させて落下させ、上記振動ふるい槽内に落下した重量成分を小粒径成分と中粒径成分とに偏析させて分級する第２工程と、
   上記振動ふるい槽の上記押込空気導入口からの空気の導入を微量乃至停止して、上記振動ふるい槽を振動させ、上記第２の排出口を開放して、重量且つ中粒径の成分を上記第２の主灰シュートに落下させる第３工程と、
   上記振動ふるい槽の上記押込空気導入口からの空気の導入を微量乃至停止して、上記振動ふるい槽を振動させ、上記第２の排出口を閉じ、上記第１の排出口を微開放して、重量且つ小粒径の成分を上記搬送装置に落下させ、中粒径の成分を上記振動ふるい槽内に残留させる第４工程と、
   上記第１の排出口及び上記第２の排出口を閉じ、第１工程に戻る第５工程と、
   を備えることを特徴とする回収方法。
7. 前記振動ふるい槽には、前記振動ふるい槽内に排ガスを導入する排ガス導入口がさらに設けられており、前記第１工程～第４工程において、前記押込空気導入口からの空気の導入時に、上記排ガス導入口からも排ガスを導入することを特徴とする請求項６に記載の回収方法。