JP3456577B2

JP3456577B2 - 溶融炉と電気式保持炉との連結シュート構造

Info

Publication number: JP3456577B2
Application number: JP2000098286A
Authority: JP
Inventors: 洋一高沢; 志郎河合; 靖人川崎; 宏也山田; 学田中; 良次宮林; 順三日野
Original assignee: Nippon Mining and Metals Co Ltd
Current assignee: Nippon Mining Holdings Inc
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2003-10-14
Anticipated expiration: 2020-03-31
Also published as: JP2001279341A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】この発明は、銅滓と産業廃棄
物とを原料として有価金属を回収する設備において、溶
融炉で生成するスラグを電気式保持炉へ流し込む際の温
度の低下を抑制する連結シュート構造に関するものであ
る。

【０００２】

【先行技術】本発明の従来技術の説明に当たり、本出願
人は、特許出願、実用新案登録出願を調査し、関連技術
として次の技術を抽出した。その関連技術たる特開平７
−３０１４０６号は、「廃棄物溶融炉」に関するもので
ある。そしてその技術は、炉床に深さ３００ミリメート
ル以上の溶融金属溜めを形成したことを特徴とする。本
来溶融金属溜に蓄積される溶融金属の大部分は鉄である
にもかかわらず、溶融金属溜の深さが300mm以上になる
と、比重差によりその下部に鉄よりも比重の重い銅や鉛
などの有価金属が濃縮されてくる。この技術によれば、
それら有価金属を取り出して回収することにより有効利
用を図ることができる効果を有している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した技術
では、以下のような問題が解決されていない。すなわ
ち、溶融金属溜めに蓄積された溶融金属は、通常、電気
式保持炉にて処理するが、溶融炉で生成されるスラグは
融点が高くて流動性が悪いことが多い。このため、電気
式保持炉へ流し込むためのシュートにおいて凝固し、シ
ュートを閉塞してしまうことが多い。本発明が解決すべ
き課題は、生成するスラグを電気式保持炉へ流し込む際
の連結シュート構造の閉塞を抑制する技術を提供するこ
とにある。

【０００４】ここで、本願発明の目的は、生成するスラ
グを電気式保持炉へ流し込む際に、円滑な移動によって
温度の低下を抑制する連結シュート構造を提供すること
である。また、本願発明の目的は、更に、メンテナンス
に優れた連結シュート構造を提供することである。更
に、本願発明の目的は、更に、移動の際にシュートにお
いてスラグが凝固してしまうのを未然に防いだり、凝固
してしまったスラグを取り除くことができる連結シュー
ト構造を提供することである。なお、上記の課題を解決
する技術は、前記した先行技術調査によっては発見でき
なかった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した目的
を達成するためのものである。（請求項１）請求項１記載の発明は、ガス化炉で生成する熱分解ガス
と有価金属を含む不燃物とを溶融炉に導いてスラグを生
成し、これを電気式保持炉へ流し込む部位に設置される
連結シュート構造であって、連結シュートは、溶融炉と
電気式保持炉との間に設けるとともに、連結シュートの
開口幅は、スラグ排出口よりも大きく形成し、連結シュ
ートの下方に、連結シュート全体を加熱するための純酸
素バーナーを備えたことを特徴とする。（作用）連結シュートの開口幅は、スラグ排出口よりも大きく形
成しているので、生成するスラグを電気式保持炉へ流し
込む際に、重力を利用して円滑に落とし込むことができ
る。そのため、温度の低下を抑制することができ、シュ
ートにおいてスラグが凝固することを抑制できる。

【０００６】（作用）また、必要に応じて、純酸素バーナーにて連結シュート
全体を加熱し、スラグが凝固してしまうのを未然に防止
する。また、仮にシュートにおいてスラグが凝固してし
まっても、純酸素バーナーは高温を得られるので、融点
が高いスラグであっても、再び溶融させて電気式保持炉
へ移動させることができる。

【０００７】（請求項２）請求項２記載の発明は、連結シュートに、点検整備用の
マンホールを備えたことを特徴とする請求項１に記載の
連結シュート構造を提供する。（作用）点検整備用のマンホールを備えているので、メンテナン
スに際して便利である。

【０００８】（請求項３）請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の連結シ
ュート構造を有し、スラグが流下するための流下スペー
スが設けられていることを特徴とする電気式保持炉を提
供する。（作用）電気式保持炉に、スラグが流下するための流下スペース
が存在するので、電極に直接触れることなくスラグが流
下可能であり、純酸素バーナー等の加熱装置の設置可能
となる。

【０００９】（請求項４）請求項４記載の発明は、請求項３に記載の電気式保持炉
には、流下スペースと反対の端部に、放射状に且つ高さ
を変えてスラグ抜きホール、メタル抜きホール及び底抜
きホールが設けられており、流下スペースからそれぞれ
の抜きホールまでの水平距離及び到達時間により、比重
差によって分離されたスラグ、メタル、貴金属を分離回
収することを可能にする電気式保持炉を提供する。 (作用) 電気式保持炉において、流下スペースからそれぞれの抜
きホールまでの十分な水平距離及び到達時間により、比
重差によってスラグ、メタル、貴金属が分離される。こ
れを、電気式保持炉の流下スペースと反対の端部に放射
状に且つ高さを変えて設けられたスラグ抜きホール、メ
タル抜きホール及び底抜きホールを用いて分離回収す
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態及び図
面に基づいて、更に詳しく説明する。ここで使用する図
面は、図１乃至図３である。図１は、銅滓、溶剤及び産
業廃棄物を排ガスとスラグとし、有価金属を回収するま
での工程を示した概略構成図である。図２は、本実施形
態の主要部を示す正面図である。図３は、本実施形態に
用いる電気式保持炉を示す側面図である。

【００１１】図１に示すように、銅滓Ａ１を第一の貯蔵
所１に貯蔵し、金属を含んだ産業廃棄物Ａ２等を、別の
第二の貯蔵所２へ貯蔵する。第一の貯蔵所から銅滓Ａ１
および溶剤Ａ３を、図示を省略した破砕機にて細かく粉
砕し、粉砕した産業廃棄物Ａ２等と同様に、供給コンベ
ア３によって供給フィーダー４へ投入する。このとき、
図示を省略した磁気選別機にかけることで、大きな鉄く
ずを除去することとしてもよい。続いて、供給フィーダ
ー４から一定量を流動層式ガス化炉１１へ投入する。こ
こで汚泥Ｂを、銅滓Ａ１および溶剤Ａ３とは別に、図示
を省略した供給フィーダーから流動層式ガス化炉１１へ
投入することができる。汚泥Ｂには、一般下水で発生す
る下水汚泥、し尿汚泥、廃水処理から発生する中和汚泥
などがある。

【００１２】ここで、銅滓Ａ１は、銅品位が２０〜８０
％含有する滓が好ましく、３０〜５０％がより好まし
い。２０％以下では変動費が多大となり、８０％以上で
は何らかの手段で固形化して銅精錬の転炉工程へ投入し
た方が有利となるからである。流動層式ガス化炉１１で
は、投入された産業廃棄物Ａ２、銅滓Ａ１および溶剤Ａ
３が、流動床から押し込まれる空気によってガス化炉１
１内で流動層を形成して循環する。ガス化炉１１内は摂
氏４００〜６００度の温度に設定し、空気比を還元性雰
囲気にする。それによって、産業廃棄物Ａ２における廃
プラスチックの燃焼を制御しつつ、廃プラスチックを熱
分解してガス化する。ここで、ガス化炉１１内は摂氏４
００〜６００度としたのは、摂氏４００度以下ではガス
化しにくく、６００度以上では燃焼してしまうからであ
る。なお、摂氏５００〜５５０度がより好ましい。

【００１３】押し込む空気は、毎秒０．５〜２．０メー
トルの速度範囲にて送り込む。好ましくは、毎秒１．５
メートル程度がよい。この速度範囲にあると、銅滓の粒
子が流動層の内部で浮遊し、粒子同士が衝突することに
よって次第に球形化し、且つ粉砕されて細粒化する。ガ
ス化炉１１内で細粒化されない銅滓を含む不燃物は、流
動床の脇からガス化炉１１の中へ再投入され又は炉外へ
回収される。さらにガス化炉１１内で生成された熱分解
ガスＥ、粉砕された酸化銅を含む１００〜２５０ミクロ
ンメートルの直径の銅滓と、廃プラスチックから分離し
た蒸気圧の高い有価金属の不燃物が溶融炉２１へ直接移
送される。このとき、ガス化炉１１内の雰囲気を処理に
適した温度に維持するため、ガス化炉１１内に廃液Ｌ
を、図示を省略した噴霧用水ポンプにて炉の頂から噴霧
することもできる。

【００１４】溶融炉２１では、熱分解ガスＥ等が流入す
ると同時に、空気を供給することによって空気比０．９
〜１．３にして雰囲気を酸化性にする。そして、熱分解
ガスＥを燃焼するとともに、産業廃棄物の中のアルミニ
ウム、鉄、銅などの金属を酸化溶融する。燃焼温度は、
廃プラスチックなどの産業廃棄物Ａ２、汚泥Ｂの供給
量、空気の投入量で調整することができる。燃焼用空気
は、旋回流２５の形成を促進するために溶融炉２１の側
壁から吹き込むことが望ましい。熱分解ガスＥは、燃焼
して排ガスＦとなり、排ガス排出口から排出される。更
に、不燃物中の亜鉛、鉛は酸化されて飛灰Ｈとなり、排
ガスＦとともに排出される。

【００１５】銅滓や産業廃棄物中の金属酸化物は高温で
溶融し、スラグ化しながら旋回流２５の中で接触して大
きくなり、重力によって落下するか、または遠心力によ
り溶融炉２１の側壁に当たって落下する。落下したスラ
グＧは、スラグ回収口へ集めて電気式保持炉へ流下させ
回収する。回収されたスラグＧには酸化銅が多く含まれ
る。このように、酸化銅の品位が低い銅滓から品位の高
いスラグＧを回収することができる。

【００１６】図２に示すように、溶融炉２１と電気式保
持炉３１との間には、溶融炉で生成するスラグＧを電気
式保持炉３１へ流し込むための連結シュート４０を設け
ている。この連結シュート４０は、溶融炉２１のスラグ
排出口２１ａの直下に設置するとともに、連結シュート
４０の開口幅Ｂは、スラグ排出口Ａよりも大きく形成し
ている。また、連結シュート４０には、点検整備用のマ
ンホール４２を備えている。更に、電気式保持炉３１の
連結シュート４０の直下には、スラグが流下するための
流下スペース３１ａを設けている。

【００１７】連結シュート４０の開口幅Ｂは、スラグ排
出口Ａよりも大きく形成しているので、生成するスラグ
を電気式保持炉３１へ流し込む際に、円滑な流下を行う
ことができる。そのため、温度の低下を抑制することが
でき、シュート４０においてスラグが凝固することを抑
制できる。また、点検整備用のマンホール４２を備えて
いるので、メンテナンスに際して便利である。なお、連
結シュート４０の下方には、連結シュート全体を加熱す
るための純酸素バーナー４４を備える。純酸素バーナー
４４にて連結シュート全体を加熱し、スラグが凝固して
しまうのを未然に防止するためである。また、仮にシュ
ートにおいてスラグが凝固してしまっても、純酸素バー
ナー４４は高温を得られるので、融点が高いスラグであ
っても、再び溶融させて電気式保持炉へ移動させること
ができる。

【００１８】電気式保持炉３１内のスラグの温度は、摂
氏１２５０〜１４００度の範囲が好ましい。酸化銅の融
点が摂氏１２３０度であり、銅の融点が摂氏１０８０度
であるので、少なくとも摂氏１２３０度にする必要があ
る。しかし、摂氏１４００度を超える温度とすると、電
気式保持炉３１を形成する耐火物の損傷が激しくなって
しまうので好ましくない。０．５〜１．０時間精錬する
ことによって銅品位が約７０〜９０％の粗銅Ｉを得るこ
とができる。また、廃スラグＪはケイ砂やアルミナなど
の均質なガラス質成分で構成されているため、路床など
へのセメント材料として利用することができる。

【００１９】スラグを処理する炉としては、その他に自
溶炉、反射炉、溶鉱炉などがある。しかし、原料のスラ
グの成分が変動するため、原材料が変動しても同様の処
理ができる電気式保持炉３１が最も好ましい。図示され
た好ましい実施例では、電気式保持炉３１として、ゼー
ダーベルグ電極３３を用いた電気炉が使用されている。
炉内では、消耗形の炭素からなる電極が還元剤となって
スラグから金属を分離する。Ｆｅ、一酸化炭素等も、還
元剤として用いることができる。本実施例では、電気式
保持炉３１は、溶融炉２１に対して電気式保持炉３１の
長手方向が直角を向くように平面配置されている。ゼー
ダーベルグ電極３３のための配電設備を設置するスペー
スを確保するためである。また、スラグ抜きホール３１
ｂ、鉄や銅等のメタル抜きホール３１ｃ及び金等の貴金
属の底抜きホール３１ｄは、電気式保持炉３１の流下ス
ペース３１ａとは反対の側に放射状に且つ高さを変えて
設置されている(図４(ａ)及び（ｂ）参照)。これら抜き
ホールが流下スペースとは反対の側に設置されるのは、
スラグと有価金属、特に、鉄と銅とを比重により十分分
離できる水平方向の距離及び時間を確保するためであ
る。電気式保持炉３１の炉内底部は進行方向に向って直
線的に傾斜しており且つ進行方向に直角な方向にはアー
チ形状をなしている。本実施例では、スラグは４時間お
きに、メタルは８時間おきに抜くようになっており、そ
れぞれ３０分程で流れる。底抜きは、定期整備等の長期
休止時に実施する。

【００２０】

【実施例】表１に、銅滓と金属とを含有する産業廃棄物
をガス化溶融炉にて処理することによって発生したスラ
グと、そのスラグを鉄パイプにて空気を吹き込んで還元
して金属を回収した際の、金の挙動を示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【発明の効果】本願発明によれば、生成するスラグを電
気式保持炉へ流し込む際に、円滑な移動によって温度の
低下を抑制する連結シュート構造を提供することができ
た。また、本願発明によれば、更に、メンテナンスに優
れた連結シュート構造を提供することができた。更に、
本願発明によれば、更に、移動の際にシュートにおいて
スラグが凝固してしまうのを未然に防ぐことができ、ま
た、凝固してしまったスラグを取り除くことができる連
結シュート構造を提供することができた。更に、本願発
明によれば、更に、流下スペースからそれぞれの抜きホ
ールまでの十分な水平距離及び到達時間をとることによ
り、比重差によって十分に分離されたスラグ、鉄や銅等
のメタル、金等の貴金属を分離回収することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】銅滓、溶剤と産業廃棄物を排ガスとスラグと
し、有価金属を回収するまでの工程を示した概略構成図
である。

【図２】本実施形態の主要部を示す正面図である。

【図３】本実施形態に用いる電気式保持炉を示す側面図
である。

【図４】図３に示された電気式保持炉の一部を示すもの
で、(ａ)は抜きホール付近の横断面図で、（ｂ）は側面
図である。

【符号の説明】

１第一の貯蔵所２第二の貯蔵所３供給コンベア４供給フィーダー１１流動層式ガス化炉２１溶融炉２６廃液分離塔３１電気式保持炉３１ａ流下スペース３１ｂスラグ抜きホー
ル３１ｃメタル抜きホール３１ｄ底抜きホール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ２３Ｇ 5/14 ＺＡＢＦ２３Ｊ 1/08 Ｆ２３Ｊ 1/08 Ｆ２７Ｂ 3/18 Ｆ２７Ｂ 3/18 3/19 3/19 3/20 3/20 Ｆ２７Ｄ 3/10 Ｆ２７Ｄ 3/10 3/14 Ｚ 3/14 13/00 Ｅ 13/00 Ｃ２２Ｂ 7/04 Ａ // Ｃ２２Ｂ 7/04 Ｆ２７Ｂ 1/21 Ｆ２７Ｂ 1/21 Ｂ０９Ｂ 5/00 ＺＡＢＪ (72)発明者宮林良次富山県黒部市北新10番地 (72)発明者日野順三富山県黒部市堀切1604番地 (56)参考文献特開平11−302748（ＪＰ，Ａ) 特開平９−217921（ＪＰ，Ａ) 特開平７−301406（ＪＰ，Ａ) 国際公開99／008047（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C22B 1/00 - 61/00 F23G 5/00 F23J 1/00 F27B 1/00 - 21/14 F27D 1/00 - 23/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ガス化炉で生成する熱分解ガスと有価金
属を含む不燃物とを溶融炉に導いてスラグを生成し、こ
れを電気式保持炉へ流し込む部位に設置される連結シュ
ート構造であって、連結シュートは、溶融炉と電気式保持炉との間に設ける
とともに、前記連結シュートの開口幅は、スラグ排出口よりも大き
く形成し、前記連結シュートの下方に、前記連結シュート全体を加
熱するための純酸素バーナーを備えたことを特徴とする
前記溶融炉と前記電気式保持炉との連結シュート構造。
【請求項２】前記連結シュートに、点検整備用のマン
ホールを備えたことを特徴とする請求項１に記載の連結
シュート構造。
【請求項３】請求項１又は２に記載の連結シュート構
造を有し、スラグが流下するための流下スペースが設け
られていることを特徴とする電気式保持炉。
【請求項４】請求項３に記載の前記電気式保持炉に
は、前記流下スペースと反対の端部に、放射状に且つ高
さを変えてスラグ抜きホール、メタル抜きホール及び底
抜きホールが設けられており、前記流下スペースからそれぞれの抜きホールまでの水平
距離及び到達時間により、比重差によって分離されたス
ラグ、メタル、貴金属を分離回収することを可能にする
電気式保持炉。