JP2524665B2 - 金属スクラップの除染装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば使用済みアル
ミ缶など、塗装、油、廃プラスチックなどの異物の混入
によって汚染された金属スクラップを再溶解用の清浄原
料とするための金属スクラップの除染装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】資源を有効に活用するという見地から、
使用済みのアルミ缶よりなる原料スクラップを清浄原料
に生成することが行われている。

【０００３】具体的には、回収業者によって回収された
アルミ缶の原料スクラップのプレスの固まりを再溶解業
者においてシュレッダ−で揮発物を効果的に除去しやす
い小片にほぐし、これをロ−タリキルンで除染して、ア
ルミ缶に混入されている塗装、油、廃プラスチックなど
の異物を除去するようにしている。

【０００４】こうしたスクラップ除染用に用いられるロ
−タリキルンは、傾斜配置した筒状のキルン本体内にお
いてキルンの回転により金属スクラップを軸心方向沿い
に移動させ、このキルン本体内の軸方向に加熱ガスを流
通させて、原料スクラップを加熱するものものである。

【０００５】ところで、スクラップ除染用のロ−タリキ
ルンには、図３に示されるように加熱ガスと原料スクラ
ップとの移動方向が逆の向きとなる、いわゆる向流式と
呼ばれるものがある。ところが、この向流式は、図４で
示されるようにキルン出口側において原料スクラップは
加熱ガスの最も高温の部分に曝されるため過熱されやす
い。このため、除染された金属がさらに酸化されてしま
い、次工程の溶解炉における歩留まりを低下させる難点
がある。

【０００６】また大きくて重い金属スクラップ片の除染
を十分に行おうとすると、小片はその分、温度上昇が早
くなり、どうしても過熱気味となり、酸化は避けられな
い。しかも、過熱を避けるためにキルン出口側における
加熱ガスの温度を下げると、原料スクラップの加熱は不
十分となる。このことは、向流式によると、大きな金属
スクラップ片の除染が不完全になるか、あるいは加熱を
十分に行おうとすれば滞留時間を長くとることが必要と
なって、キルン長を長くしなければならなくなる。

【０００７】加えて向流式によると、小さい原料スクラ
ップ片は、キルン内の加熱ガス流に乗ってキルン入口側
に戻される傾向にあり、一般には滞留時間が長くなるこ
とにより過熱されやすい。

【０００８】つまり、向流式のロ−タリキルンでは、大
きな原料スクラップ片に最適な条件は、小さな原料スク
ラップ片に対しては過熱気味となって金属歩留まりが低
下し、これを是正すべく小さな原料スクラップ片の過熱
を避けようとして加熱ガスの温度を下げるか、滞留時間
を短くすれば、全体が加熱、あるいは大きな原料スクラ
ップの加熱が不十分となって、除染が十分にできなくな
る。

【０００９】このため、除染装置には、図５に示される
ように加熱ガスと原料スクラップとの移動方向が同方向
のキルン、いわゆる並流式と呼ばれるロ−タリキルンが
用いられる傾向にある。

【００１０】すなわち、並流式は図６に示されるように
原料スクラップの温度がキルン出口側において、加熱ガ
スの温度がほぼ等しくなる。このため、キルン出口側
（スクラップ出側）の加熱ガスの温度を金属の酸化が起
こらない程度の温度に制御すれば、過熱のおそれはな
く、金属の酸化を防ぐことが可能となる。むろん、これ
は加熱ガスの温度から原料スクラップの出側の温度を推
定することが可能となるからである。

【００１１】さらに並流式は、加熱ガス流の方向が原料
スクラップの移動方向と同じであるから、小さくて軽い
原料スクラップ片は、加熱ガス流に押されて、より早く
キルン内を移動するからキルン内の滞留時間は短くな
り、これが大きくて重たい原料スクラップ片に対して早
い温度上昇を補償する形となり、小片なるがゆえの酸化
は起き難い。

【００１２】つまり、並流式は大きな原料スクラップ片
にも、小さな原料スクラップ片に対しても、より好まし
い条件を実現することが可能で、望ましい処理ができる
ことがわかる。このような並流式のロ−タリキルンで
も、課題がある。すなわち、最近、回収スクラップの中
に有機物の混入割合が増加する傾向にあり、この対策が
問題となっている。

【００１３】この点について述べれば、一般に日本国内
で回収される使用済みアルミ缶スクラップの中に含まれ
る有機物は「１％〜３％（重量）」である。最近では有
機物は、集荷地域により差があるようであるが、ときに
は「３％（重量）」以上になることがある。

【００１４】ロ−タリキルンで、使用済みのアルミ缶な
ど、塗装、油などの混入物を含む原料スクラップを酸化
させることなく加熱して除染する運転を行うには、原料
スクラップの温度と加熱ガス中の酸素濃度を最適状態に
保たなければならない。このとき、原料スクラップの温
度はキルン内における移送速度が一定であれば、加熱ガ
ス流の温度と流量ならびに原料スクラップ中の塗料、
油、プラスチックス等の可燃成分の燃焼による発熱量に
よって決ってしまう。

【００１５】このため、上記のように平均を越えるよう
な有機物の増大があると、例えばポリエチレン、ポリプ
ロピレン等のプラスチックス（いずれも可燃成分）の場
合、キルン内で熱分解して、燃焼し発熱するので、有機
物の増大分、キルン内の温度が急上昇し、キルン内の原
料スクラップは過熱を起こす。つまり、先に述べたよう
な金属歩留まりの低下の要因となる。具体的には、金属
歩留まりの低下が１％の場合、年間２０、０００トンの
ロ−タリキルン式の除染装置では、「２００トン×￥１
４０、０００（スクラップ１トン当り価格）＝￥２８，
０００，０００」の損失となる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】除染装置は、一般に原
料スクラップの発熱量が大きくなると、加熱ガスを供給
する加熱ガス発生装置を制御して、加熱ガスの流量の調
節などから加熱ガスの温度を下げ、温度上昇を抑制して
いる。ところで、ロ−タリキルンは、有機物の熱分解で
発生するガスを、キルン内を流通する加熱ガスで希釈す
ることにより、運転温度を下げている。

【００１７】ところが、加熱ガスの流量を制御する場
合、温度を下げるための流量増加がなく、反対に加熱ガ
スの流量を減らしてしまうので、温度を下げる効果を減
殺してしまう。このため、上記のように原料スクラップ
中の有機物の混入率の変動が激しいと、思い通りに温度
上昇が抑制できない。

【００１８】しかも、有機物が急激に増えたとき熱分解
によって発生した炭化水素は、燃焼生成物である水蒸気
の減少によって完全燃焼が行われなくなり、煤の発生を
きたしやすい。

【００１９】また急上昇する温度を抑制する都合上、ど
うしても加熱ガス発生装置の負荷変動は激しくならざる
をえず、その分、装置の寿命が短くなるなどの不具合が
ある。

【００２０】この発明は、このような事情に着目してな
されたもので、その目的とするところは、原料スクラッ
プの除染を最適状態で行いつつ、激しい有機物の変動に
対しては効果的に原料スクラップの温度上昇を抑制し、
かつ有機物の熱分解成分の炭化水素の完全燃焼を促進す
ることができる金属スクラップの除染装置を提供するこ
とにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明の金属スクラップの除染装置は、一端側にス
クラップ入口を有し、他端側にスクラップ出口を有して
なり、前記スクラップ入口から投入した、異物が混入し
た原料スクラップを、回転にしたがって前記スクラップ
入口からスクラップ出口へ移動させるロ−タリキルン本
体と、このキルン本体の内部に前記原料スクラップの移
動方向と同方向に加熱ガスを流通させて、前記ロ−タリ
キルン本体内に収容した原料スクラップを加熱する加熱
ガス供給手段と、前記ロ−タリキルン本体内の原料スク
ラップが一定の性状となるように、この加熱ガス供給手
段を制御する加熱ガス制御手段と、前記ロ−タリキルン
本体に設けられこのロ−タリキルン本体内のスクラップ
入口側へ冷却水を噴射するための噴射ノズルと、前記ロ
−タリキルン本体内における原料スクラップの可燃成分
の増加時の性状変化を検知する検知手段と、この検知手
段の検知にしたがって前記噴射ノズルから所定量の冷却
水を前記ロ−タリキルン本体内に噴射させる噴射制御手
段とを設けたことにある。

【００２２】

【作用】この発明の金属スクラップの除染装置による
と、原料スクラップが一定の性状となるように制御され
た加熱ガス供給手段からの加熱ガスをロ−タリキルン本
体内に原料スクラップの移動方向と同じ方向から流通さ
せることにより、ロ−タリキルン本体内を移動する原料
スクラップを加熱する。これより、つぎのようなプロセ
スがロ−タリキルン本体内で行われて最適除染がなされ
る。

【００２３】すなわち、ロ−タリキルン本体内では、ま
ず、原料スクラップが「１５０〜４００℃」の範囲に加
熱される第一段階で、低温度揮発性物質が気化し、その
一部は熱分解する。「４００〜４８０℃」の範囲に加熱
される第二段階で、通常範囲量の混入物（異物）の殆ど
が熱分解されて、燃焼する。「４８０〜５４０℃」の範
囲に加熱される第三段階で、加熱スクラップ中の残留カ
−ボンが燃焼し、原料スクラップは完全に除染される。

【００２４】こうした最適状態で除染中、混入物の量が
増加すると、可燃成分の増加により原料スクラップの温
度は急上昇し、ロ−タリキルン内の原料スクラップの性
状が変化する。すると、この可燃成分の増加時の性状変
化が、検知手段を介して噴射制御手段に出力され、噴射
ノズルから所定量の冷却水がキルン入口側に噴射され
る。これにより、温度上昇に伴う熱量が冷却により、速
やかに吸収され、再び最適状態の除染に復帰する。した
がって、原料スクラップの除染を最適状態で行いつつ、
変動が激しい有機物の変動に対しては効果的に温度上昇
を抑制することができる。

【００２５】それ故、金属歩留まりの向上を図ることが
できる。しかも、キルン入口側に冷却水を噴射するの
で、小量の噴射量で効果的に温度上昇を抑制できる。そ
のうえ、この温度上昇の抑制は加熱ガスを発生する側に
は負担をかけないので、装置の寿命も延びる。

【００２６】加えて、有機物が増加したとき、熱分解に
よって発生した炭化水素は、ロ−タリキルン本体に噴射
したとき発生する冷却水の蒸気の供給（補償）を受け
て、完全燃焼が促進され、煤の発生が抑止できるという
格別な利点もある。

【００２７】

【実施例】以下、この発明を図１および図２の（ａ）〜
（ｃ）に示す一実施例にもとづいて説明する。図１はこ
の発明を適用した金属スクラップの除染装置を示めす。
この除染装置は、例えば使用済みアルミ缶といった、塗
装、油、廃プラスチックスなどの異物の混入によって汚
染された原料スクラップを再溶解用の清浄原料にする処
理を行うもので、図１中１は並流式のロ−タリキルンで
ある。このロ−タリキルン１には、例えば直径２．７
ｍ、長さ９ｍで、一時間当り４．５トンの原料スクラッ
プを処理できるものが用いられている。

【００２８】すなわち、このロ−タリキルン１は、傾斜
した状態に支持されかつ駆動装置（図示しない）で回転
駆動される筒状のロ−タリキルン本体２と、このロ−タ
リキルン本体２の上位側の端部に設けられキルン入口と
なる原料スクラップ投入部３（スクラップ入口）と、下
位側の端部に設けられキルン出口となる除染スクラップ
排出部４（スクラップ出口）とを有している。これによ
り、ロ−タリキルン本体２を駆動装置にて駆動すること
により、原料スクラップ投入部３から投入された原料ス
クラップはロ−タリンキルン本体２の回転にしたがって
除染スクラップ排出部４へ移動するようになっている。

【００２９】また原料スクラップ投入部３には加熱ガス
吹出口体５が設けられ、除染スクラップ排出部４には加
熱ガス排気口体６が設けられていて、原料スクラップの
移動方向と同方向へ加熱ガスを流通できるようにしてあ
る。

【００３０】１０は加熱ガス発生器である。加熱ガス発
生器１０は、例えば燃焼室および燃焼機器を有してなる
ガス発生器本体１１に、燃料供給路１２および空気供給
路１３を接続してなり、燃料供給路１２から供給される
燃料を空気供給路１３から供給される燃焼空気を用いて
燃焼させることにより、加熱ガスを発生させるようにし
ている。この加熱ガス発生器１０の加熱ガス排出部１０
ａに設けた加熱ガス出口部１４が、流路１５を介してロ
−タリキルン１の加熱ガス吹出口体５に接続されてい
る。

【００３１】上記加熱ガス排出部１０ａ内には熱交換器
１６が設けられている。この熱交換器１６の一端部は外
気を取り込む送風機１７に接続されている。また熱交換
器１６の他端部は、酸素濃度調節用弁１８を介装した流
路１９を介して上記流路１５に接続されている。これに
より、加熱ガスに、加熱ガスとほぼ同じ温度に加熱（熱
交換による）された空気（酸素）を添加できるようにし
ている。つまり、加熱ガスの酸素濃度を調節できるよう
にしてある。また流路１９には、上記空気供給路１３の
出側につながる加熱空気供給路２０が接続されていて、
加熱ガス発生器１０の始動後は加熱された空気を燃焼空
気としてガス発生器本体１１に供給できるようにしてあ
る。なお、２１は熱交換器１６からの不要分の加熱空気
を外部へ排気させるための排気路、２２は加熱ガス排出
部１０ａにおいて熱交換後の加熱ガスを外部へ排気させ
るための排気路、２２ａはその排気路２２に設けた排気
弁である。２５はロ−タリキルン１の加熱ガス排気系に
設けたリサイクルガス回路である。

【００３２】ここで、ロ−タリキルン１の加熱ガス排気
系は、加熱ガス排気口体６にダストコレクタ−２６を介
して、外気に開放する排気路２７を接続して構成されて
いる。

【００３３】リサイクル回路２５は、この排気路２７の
出側と上記ガス発生器本体１１に設けた循環ガス入口２
ａとを、送風機２８を介装したリサイクルガス路２９で
接続してなる。つまり、ロ−タリキルン１内で発生した
ガスの一部を加熱ガス発生器１０に循環させるようにし
ている。これにより、ロ−タリキルン１内で発生したガ
スの一部を燃料の一部として使用するようにしてある。

【００３４】３０は加熱ガス発生器用制御部（加熱ガス
制御手段）である。加熱ガス発生器用制御部３０は、例
えばマイクロコンピュ−タおよびその周辺機器から構成
されている。この加熱ガス発生器用制御部３０には、例
えば加熱ガス吹出口体５に設けた熱電対３１（温度セン
サ）、例えば除染スクラップ排出部４に設けた熱電対３
２（温度センサ；検知手段に相当）が設けられていて、
加熱ガス発生器用制御部３０にそれぞれ加熱ガスの入り
側と出（排気）側との各温度を出力するようにしてあ
る。また加熱ガス発生器用制御部３０には、燃料供給路
１２に設けた燃料調節弁１２ａ、空気供給路１３に設け
た空気調節弁１３ａ、加熱空気供給路２０に設けた空気
調節弁２０ａが接続されている。さらに加熱ガス発生器
用制御部３０には、キルン出口側の温度を例えば「５０
０℃±５０℃」の範囲で設定する温度設定部３３が接続
されている。

【００３５】加熱ガス発生器用制御部３０は、温度設定
部３３でキルン出口側の温度を設定すると、加熱ガス発
生器１０の燃料調節弁１２ａ、空気調節弁１３ａ（ある
いは空気調節弁２０ａ）を、入り側の加熱ガス温度が
「８５０℃〜９８０℃」の範囲で一定となるように制御
し、この温度の範囲でキルン出口側の温度を設定温度に
なるように設定してある。なお、キルン出口側の温度は
本実施例では熱電対３２で検知される排ガス温度で代表
しているが、実際には検知結果に経験的に決められる適
当な補正を加えて原料スクラップのキルン出口側温度と
している。

【００３６】また加熱ガス発生器用制御部３０には、酸
素濃度調節弁１８、流路１５を流れる加熱ガス中の酸素
濃度を検知する酸素濃度計３５（センサ）が接続されて
いる。加熱ガス発生器用制御部３０は、酸素濃度計３５
から出力される酸素濃度に応じて酸素濃度調節弁１８の
開度を制御して、加熱ガス中に所定量の空気を添加する
ように制御され、加熱ガスを一定の酸素濃度に保つよう
にしている。と共に、原料スクラップ（使用済みアルミ
缶）の通常の可燃成分の混入率の変動に応じて、添加空
気量を変えるようにしてある。具体的には、通常の可燃
成分の混入率の変動にしたがって変化する排ガス温度に
応じ、加熱ガス中の酸素濃度を「６〜８％」の範囲で維
持するようにしてある（酸素濃度調節手段）。

【００３７】さらにまた加熱ガス発生器用制御部３０に
は、加熱ガス発生器１０の出側の温度を検知する熱電対
３４（温度センサ）が接続されている。この熱電対３４
は、ロ−タリキルン１内のガスの一部を燃料の一部とし
て使用したときの温度上昇を検知するもので、加熱ガス
発生器用制御部３０は、この検知結果に応じ燃料調節弁
１２ａ、空気調節弁１３ａ，２０ａを減少側に制御し
て、燃料、燃焼空気の抑制から加熱ガスの温度を一定に
保つようにしている。

【００３８】こうした加熱ガス発生器用制御部３０の機
能により、使用済みのアルミ缶の原料スクラップがロ−
タリキルン１内において一定の性状を保つようにしてあ
る。つまり、ロ−タリキルン１内において最適な状態で
除染が行われるようにしてある。

【００３９】一方、４０は例えば原料スクラップ投入部
３の端壁を貫通して設けた噴射ノズルである。この噴射
ノズル４０は、ロ−タリキルン１の入口側の原料スクラ
ップに噴射するように据付けてある。また噴射ノズル４
０の基端部は、開閉弁４１を介装した流路４２ａを介し
て水供給装置４２に接続されている。水供給装置４２
は、図示はしないが例えば水を貯溜する貯溜タンク、こ
の貯溜タンク内に水を給水する給水装置、貯溜タンク内
の水を圧送するポンプとを組合わせた装置から構成され
ている。これにより、ロ−タリキルン１内の入口側に水
を噴射できるようにしている。

【００４０】また開閉弁４１は水噴射用制御部４３（噴
射制御手段）に接続されている。さらに水噴射用制御部
４３は熱電対３２にも接続されている。水噴射用制御部
４３は、例えばマイクロコンピュ−タから構成されてい
る。この水噴射用制御部４３に接続されている記憶部４
４には、例えば可燃成分の増加時の急な温度上昇を相殺
するに必要な水量に対応した開弁時間が設定されてい
る。

【００４１】水噴射用制御部４３は、熱電対３２からロ
−タリキルン１内の原料スクラップが一定の性状から大
きく変化（急な温度上昇）することを示す信号が出力さ
れると、一定な性状が変化したと判断して、温度変化に
対応した開弁時間を記憶部４４から読取り、開閉弁４１
を読取情報にしたがって開弁するようにしてある。つま
り、この開弁制御にしたがって、噴射ノズル４０から所
定量の冷却水をロ−タリキルン１内に噴射するようにし
てある。なお、排気弁２２ａは熱交換器１６において所
定の熱交換を行えるように開閉されるものである。つぎ
に、このように構成された除染装置の作用について説明
する。温度設定部３３からキルン出側の温度を設定す
る。例えば「５２０℃」に設定する。

【００４２】この設定温度は原料スクラップが過熱され
ず、また除染が完全に行われる温度であり、詳しくは、
原料スクラップの塗装、油分といった混入物の混入程度
によって経験的に定めたもので、原料スクラップの状況
が変わらない限り一定な値である。

【００４３】ついで、運転をオンする。これにより、ロ
−タリキルン１のキルン本体２は回転する。また加熱ガ
ス発生器１０は加熱ガス発生器用制御部３０からの制御
信号にしたがって燃料の燃焼が行われ、加熱ガスを生成
する。と共に酸素濃度調節弁１８が加熱ガス発生器用制
御部３０からの制御信号にしたがい動作し、排熱によっ
て加熱（熱交換器１６の熱交換による）された空気を、
流路１５を流通する加熱ガスに対し、キルン出口側温度
に応じた空気量（酸素量）を添加する。これにより、一
定酸素濃度の加熱ガスがロ−タリキルン１内をキルン入
口側からキルン出口側へ流通する。

【００４４】そして、原料スクラップ投入部３から原料
スクラップ、詳しくは塗装、油、廃プラスチックスなど
異物が混入した使用済みアルミ缶の金属スクラップをロ
−タリキルン本体２内に投入する。

【００４５】ここで、ロ−タリキルンの必要熱量、すな
わち原料スクラップを処理するのに必要な熱量は、平均
的条件の原料スクラップ４．５／ｈの処理量に対し、損
失を含め約１，５００，０００Ｋcal ／ｈである。

【００４６】通常、ロ−タリキルン式の除染装置では、
この条件に対して、通常、「１／３」を原料スクラップ
中の可燃成分（混入物）の燃焼熱によってまかない、不
足分の「２／３」の約１，０００，０００Ｋcal ／ｈを
加熱ガス発生器１０から供給する。

【００４７】すなわち、通常、アルミ缶スクラップの場
合、混入物は平均して約２．５％（重量）含まれてお
り、そのうち可燃成分は半分で発熱量は約１０，０００
Ｋcal／kgである。したがって、一時間当り４．５トン
を処理する場合、その発熱量は、 4.5ｔ／ｈ×1000kg／ｔ×0.025 ×0.5 ×10000Kcal ／kg＝562,500Kcal ／h となる。

【００４８】つまり、原料スクラップを処理するのに必
要な全熱量のほぼ１／３は原料スクラップ中の可燃成分
の燃焼によるものであることがわかる。と同時に可燃成
分の混入率が変動すれば、この割合も大きく変動するこ
ともわかる。上記ロ−タリキルン１内の加熱ガス流中の
酸素濃度は、このほぼ１／３を占める可燃成分の状況に
応じて、濃度「６〜８％」を保つようにしてある。

【００４９】一方、ロ−タリキルン１に投入された原料
スクラップはキルン回転にしたがって加熱ガスと同方向
に移動しつつ、乾燥、加熱される。そして、温度上昇と
共に塗装物質、油、その他の混入物の可燃成分が気化
し、その一部はロ−タリキルン本体２内で燃焼する。詳
しくは、適当な量の酸素と蒸気の存在下で、つぎのよう
なプロセスにしたっがって可燃成分は取除かれる（最適
除染）。

【００５０】すなわち、ロ−タリキルン１の内部では、
まず、投入された原料スクラップが「１５０〜４００
℃」の範囲に加熱されるキルン入側の第一段階で、水、
油、その他の混入物における低温度揮発性物質が気化
し、その一部は熱分解する。混入物中のプラスチックス
の一部もこの段階で熱分解を始める。

【００５１】「４００〜４８０℃」の範囲に加熱される
キルン中間の第二段階で、混入物中のプラスチックスの
殆どは熱分解され、ついで燃焼する。この際、１０，０
００ｋkal ／kg前後の熱量を発生する。このとき、熱分
解、気化したガスは全部が燃焼するわけでなく、一部は
未燃のまま、加熱ガス排気口体６、ダストコレクタ−２
６、排気路２７、送風機２８、リサイクルガス路２９を
通って、循環ガス入口２ａから加熱ガス発生器１０に送
られ、燃料の一部として使用される（燃料節減）。

【００５２】「４８０〜５４０℃」の範囲に加熱される
キルン出側の第三段階で、加熱された原料スクラップ中
の残留カ−ボンが燃焼して、原料スクラップは完全に除
染される。

【００５３】こうしたプロセスは、熱電対３２から測定
される原料スクラップのキルン出側の温度を設定温度
（５２０℃）になるように、加熱ガスの温度を「８５０
〜９８０℃」の範囲内で制御することによりなされる。
図２の（ａ）はこの最適除染中のロ−タリキルン１にお
ける加熱ガスと原料スクラップとの温度変化を示す。

【００５４】なお、熱分解、気化したガスのリサイクル
による加熱ガスの温度上昇は、熱電対３４の検知結果に
応じた燃料調節弁１２ａ、空気調節弁１３ａ，２０ａの
制御によって抑制される。

【００５５】このような最適除染中、投入される原料ス
クラップの混入物中の有機物、例えばプラスチックスの
量が通常（平均）よりも増加すると、塗装物質の乾燥、
気化、燃焼と共に、あるいはそれと前後してプラスチッ
クスは、ロ−タリキルン１内で熱分解を始めて燃焼す
る。これにより、原料スクラップの温度は上昇する。こ
の結果、図２の（ｂ）に示されるように除染スクラップ
排出温度は上昇して、一定であった原料スクラップの性
状が変化する。

【００５６】ここで、このときの温度変化は熱電対３２
を介して加熱ガス発生器用制御部３０に出力されてい
て、加熱ガス発生器用制御部３０は、この急な温度上昇
変化を示す信号から一定な性状が急に大きく変化したと
判断する。そして、加熱ガス発生器用制御部３０は記憶
部４４から温度変化に対応した開弁時間を読取り、開閉
弁４１を読取情報にしたがって開弁する。これにより、
噴射ノズル４０から所定量の冷却水がロ−タリキルン１
内の入側に噴射される。すると、図２の（ｃ）で示すよ
うに温度上昇に伴う熱量が冷却により速やかに吸収され
て、再び最適状態の除染に復帰する。

【００５７】したがって、塗装の種類と塗装量、有機物
混入量など種々雑多な原料スクラップの除染を最適状態
で行いつつ、変動が激しい可燃成分に対しては効果的に
温度上昇を抑制することができる。それ故、金属歩留ま
りの向上を図ることができる。

【００５８】しかも、小量の噴射量で温度上昇を抑制で
きる。すなわち、水噴射されたロ−タリキルン１内の部
分の加熱ガス温度が例えば６８０℃とすると、水の１kg
（温度２０℃）当りの吸収する熱量はつぎのようにな
る。

【００５９】１００℃までの温度上昇によるもの「８０
Ｋcal 」、気化熱量によるもの「５３８Ｋcal 」、６０
０℃までの温度上昇によるもの「２６１Ｋcal 」［0.45
×（680−100 ）の「計８７９Ｋcal 」で、例えば混入
物中の可燃物の量が２０％増加したとすると、そのとき
の発熱量の増加は約１１２，５００Ｋcal ／ｈで、この
ための温度上昇を １１２５００Ｋcal ／ｈ÷８７９Ｋcal ／ｈ＝１２８kg／ｈ の水噴射で吸収できる。これは、約２．１kg／min に相
当する。これにより、少量の水噴射で、応答性良く、か
つ効果的にキルン内の温度を抑制できるのがわかる。

【００６０】しかも、水噴射で冷却は応答速度が速いの
で、加熱ガス発生器１０の負荷変動は小さくてすみ、除
染装置の寿命を長くできる。すなわち、加熱ガス発生器
１０における負荷変動が小さければ、その分、合理的な
加熱ガス発生器１０の設計が可能となる上、耐火物その
他に対する条件の変動も少なくなることによる。そのう
え、水噴射は上記のように温度上昇を抑制するばかりで
なく、炭化水素の完全燃焼を促進して、煤の発生を抑止
するという利点がある。

【００６１】すなわち、ロ−タリキルン１内に発生する
熱分解ガスは多種類の炭化水素からなる。これを完全燃
焼させて煤の発生を抑えるには周知のように過剰の蒸気
の存在が必要であるが、熱分解ガスが増加すれば加熱ガ
ス発生器１０は燃焼を絞るように制御されるから、それ
に伴い燃焼生成物である蒸気も減少する。

【００６２】これに対し、水噴射の結果、発生する水蒸
気は、有機物の急激に増えたときの熱分解によって発生
した炭化水素に供給（補償）されるので、同炭化水素の
完全燃焼が促進され、煤の発生を抑制する。しかも、リ
サイクルガス回路２５を利用して、水噴射で発生した水
蒸気は、通常でも、ダストコレクタ−２６、送風機２８
を経て加熱ガス発生器１０を循環するから。通常範囲の
変動でも、燃焼生成物の減少する水蒸気分、を補償する
ことになり、通常範囲の変動でも炭化水素の完全燃焼が
行われ、煤の発生を抑制することになる。

【００６３】これにより、つぎの溶解工程において溶湯
表面の煤の燃焼による金属の酸化を防ぐことができる。
実験によれば、ロ−タリキルン１と溶解炉とを含めた溶
解歩留まりを１〜３％向上させることができた。

【００６４】この点を具体的に例を挙げれば、年間２０
０，０００トン処理する場合、金属歩留まり改善が２％
とすれば、スクラップの１トン当りの評価を１４万円と
したとき、２０，０００×０．０２×１４万円＝５，６
００万円相当の金属を回収できることになる。

【００６５】なお、一実施例では、急な性状変化を伴う
温度上昇が検知されると、開閉弁を所定時間、開弁し
て、所定量の冷却水を一度にキルン内に噴射させたが、
これに限らず、例えばバイパス流路など別系統を設け、
この別系統で、常時、流路から少量の水を噴射させてお
き、温度上昇の変化がある一定値を越えたとき、噴射ノ
ズルから相当量の水を噴射するようにしてもよい。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
原料スクラップの除染を最適状態で行いつつ、激しい有
機物の変動に対しては効果的に原料スクラップの温度上
昇を抑制し、かつ有機物の熱分解成分の炭化水素の完全
燃焼を促進することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の金属スクラップの除染装
置を、制御系と共に示す図。

【図２】（ａ）は、通常の除染のときのキルン内の温度
変化を示す線図。 （ｂ）は、可燃成分の増大によって原料スクラップの温
度が急に上昇したときの変化を示す線図。 （ｃ）は、水噴射による熱量の吸収によって温度上昇し
た原料スクラップの温度が降下したときを示す線図。

【図３】向流式のロ−タリキルンを説明するための図。

【図４】向流式のロ−タリキルン内の温度変化を示す線
図。

【図５】並流式のロ−タリキルンを説明するための図。

【図６】向流式のロ−タリキルン内の温度変化を示す線
図。

【符号の説明】

１…ロ−タリキルン、２…ロ−タリキルン本体、３…原
料スクラップ投入部（スクラップ入口）、４…除染スク
ラップ排出部（スクラップ出口）、５…加熱ガス吹出口
体、６…加熱ガス排出口体、１０…加熱ガス発生器（加
熱ガス供給手段）、３０…加熱ガス発生器用制御部（加
熱ガス制御手段）、３２…熱電対（検知手段）、３５…
酸素濃度計、４０…噴射ノズル、４３…水噴射用制御部
（噴射制御手段）。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端側にスクラップ入口を有し、他端側
   にスクラップ出口を有してなり、前記スクラップ入口か
   ら投入した、異物が混入した原料スクラップを、回転に
   したがって前記スクラップ入口からスクラップ出口へ移
   動させるロ−タリキルン本体と、このキルン本体の内部
   に前記原料スクラップの移動方向と同方向に加熱ガスを
   流通させて、前記ロ−タリキルン本体内に収容した原料
   スクラップを加熱する加熱ガス供給手段と、前記ロ−タ
   リキルン本体内の原料スクラップが一定の性状となるよ
   うに、この加熱ガス供給手段を制御する加熱ガス制御手
   段と、前記ロ−タリキルン本体に設けられこのロ−タリ
   キルン本体内のスクラップ入口側へ冷却水を噴射するた
   めの噴射ノズルと、前記ロ−タリキルン本体内における
   原料スクラップの可燃成分の増加時の性状変化を検知す
   る検知手段と、この検知手段の検知にしたがって前記噴
   射ノズルから所定量の冷却水を前記ロ−タリキルン本体
   内に噴射させる噴射制御手段とを具備したことを特徴と
   する金属スクラップの除染装置。