JP4027592B2 - 空缶処理方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、コーヒ、ジュース、ビール等の空缶、特にスチール空缶をスチール材料とアルミニウム材料とに分離して取り出す空缶処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
コーヒ、ジュース、ビール等の飲料用に使用される缶容器にはスチール缶とアルミニウム缶とがあり、これらの空缶は別々に回収されて、それぞれ資源として再利用が図られている。しかしながら、スチール缶は、飲み口が設けられた蓋部がアルミニウム材料で形成されているので、これらの空缶を有効に再利用するためには、スチール材料とアルミニウム材料とに分離する必要がある。
【0003】
スチール空缶のスチール材料とアルミニウム材料とを分離して取り出す空缶処理方法としては、例えば、特開平9−192639号公報に記載された空缶処理システムがある。この空缶処理システムは、空缶を押し潰すクラッシャと、押し潰された空缶を400〜550℃で加熱してスチール材料とアルミニウム材料の断片に分離するロータリキルンと、加熱後の各断片を粒状のペレットに造粒する造粒機と、これらのペレットをスチールのものとアルミニウムのものとに選別して振り分ける選別手段とを備えたものである。
【0004】
すなわち、このシステムは、押し潰した空缶をロータリキルン内で400〜550℃に加熱することにより、そのアルミニウム材料を溶融することなくスチール材料と分離し、これらの分離した各断片を粒状のペレットに造粒して、磁力選別機等の選別手段によりスチール材料とアルミニウム材料とに振り分けるようにしている。
【0005】
前記ロータリキルン内での分離メカニズムについての説明は記載されていないが、加熱によるスチール材料とアルミニウム材料の熱膨張差やアルミニウム材料の軟化により、スチール材料とアルミニウム材料との結合部をルーズな状態とし、ロータリキルンの回転を利用して、このルーズな結合状態となったスチール材料とアルミニウム材料とを分離するものと思われる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の空缶処理システムは、以下の問題点がある。
【0007】
(1)ロータリキルンからスチール材料とアルミニウム材料とが混合された状態で排出されるので、これらを選別するための磁力選別機等を別途に必要とする。
【0008】
(2)押し潰された空缶のスチール材料とアルミニウム材料との結合状態は様々であるので、ロータリキルンによる分離が不確実となることがある。
【0009】
(3)酸素の存在下で400〜550℃に加熱すると、アルミニウム材料の表面が酸化され、分離されたアルミニウム材料の品質が低下する。
【0010】
(4)熱エネルギがスチール材料とアルミニウム材料の分離のためだけに消費され、再利用のためにアルミニウム材料を溶融させてアルミニウムインゴット等に加工する場合は、別途に溶融のための熱エネルギを必要とする。
【0011】
そこで、この発明の課題は、これらの問題点をなくして、空缶のスチール材料とアルミニウム材料を確実に分離でき、かつ、再利用しやすい形態でアルミニウム材料を取り出せる空缶処理方法を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明は、投入される空缶をロータリキルン内で加熱し、空缶のスチール材料とアルミニウム材料とを分離して取り出す空缶処理方法において、前記ロータリキルン内を概ね無酸素状態とし、かつ、その加熱温度をアルミニウムの融点以上でスチールの融点以下として、前記アルミニウム材料を選択的に溶融させ、前記ロータリキルンの排出端側の内周に堰を設け、この堰自体または堰の手前側に前記溶融した溶融アルミニウムのみを排出する排出手段を設け、この排出手段により、前記堰を乗り越えてロータリキルンの排出端に排出される固体のままのスチール材料と分けて、前記溶融アルミニウムを取り出す方法を採用した。
【0013】
すなわち、ロータリキルン内を概ね無酸素状態とし、かつ、その加熱温度をアルミニウムの融点以上でスチールの融点以下とすることにより、空缶のアルミニウム材料を酸化させることなく溶融するとともに、ロータリキルンの排出端側に堰を設けることにより、溶融アルミニウムが固体のスチール材料と一緒にそのまま排出端から流出しないようにし、堰で塞き止められた溶融アルミニウムをスチール材料と分けて取り出すようにした。
【0014】
前記溶融アルミニウムの排出手段としては、前記堰の手前側で前記ロータリキルンの筒壁に貫通孔を設け、この貫通孔から溶融アルミニウムを流下させる方法や、前記堰に貫通孔を設け、この堰の上端縁に前記ロータリキルンの排出端側に向けて筒状の仕切り部材を接続して、前記貫通孔から溶融アルミニウムを前記仕切り部材の外側に流出させる方法を採用することができる。
【0015】
前記排出手段により排出される溶融アルミニウムを融点以上に保温する手段を設けることにより、溶融アルミニウムの排出経路での凝固を防止し、空缶処理システムをスムーズに連続運転することができ、かつ、再利用工程での処理も容易とすることができる。
【0016】
すなわち、スチール缶に占めるアルミニウム材料の割合は概ね8質量%程度であるので、ロータリキルンから排出される溶融アルミニウムの量はそれほど多くなく、その熱容量も小さいので凝固しやすいからである。
【0017】
前記ロータリキルンを外熱式のものとし、このロータリキルン内に不活性ガスを導入することにより、比較的簡単な構成でロータリキルン内を概ね無酸素状態とすることができる。
【0018】
前記排出される溶融アルミニウムを、別途に設けたインゴット製造工程に導き、アルミニウムインゴットに加工することにより、溶融アルミニウムの保有熱エネルギを有効に活用することができる。
【0019】
前記投入される空缶としては、多数の空缶を一体に押し潰したものを小片に解砕または破砕したものとすることにより、その加熱効率を高めて空缶の処理能率を上げることができる。通常、回収された空缶は、その搬送効率を高めるためにプレス等で一体に押し潰した一辺が数十cm程度の塊として搬入されるので、これらを小片に解砕または破砕することにより、ロータリキルンでの加熱効率を高めることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図1乃至図3に基づき、この発明の実施形態を説明する。図1は、本発明に係る空缶処理方法を適用した空缶処理システムの設備レイアウトを示す。この空缶処理システムは、ロータリキルン1が主処理装置とされ、多数のスチール空缶を一体に押し潰して塊状とされたスクラップをコンベア2で破砕機3に投入して解砕、破砕し、この破砕機3で解砕、破砕したスクラップをコンベア4によりロータリキルン1に投入して、そのアルミニウム材料を溶融させ、固体のままのスチール材料と分離して取り出すものである。
【0021】
前記ロータリキルン1から取り出される溶融アルミニウムは、保持炉5内の取瓶5aに溜められ、別途に設けられたインゴット製造工程に送られて、インゴット用鋳型6に注湯される。なお、燃焼炉7は、ロータリキルン1内で発生する空缶の印刷塗料等の熱分解ガスを燃焼させるための付帯設備である。
【0022】
前記破砕機3は2軸の回転刃を備えたものである。破砕機3としては、この他に1軸の回転刃のものや、スイングハンマを備えた衝撃式のもの等、種々のタイプのものを用いることができ、ギロチン式等の切断機を配置して、塊状のスクラップを複数に切断した後、破砕機3に投入するようにしてもよい。
【0023】
前記ロータリキルン1は、回転する本体内筒8が外筒9で覆われ、外筒9内に加熱手段としての電気ヒータ(図示省略)が設けられた外熱式のものであり、その供給端側と排出端側には、それぞれ入口フード10と出口フード11が設けられている。
【0024】
前記内筒8内の温度は700〜850℃に設定されている。アルミニウムの融点は660℃、スチールの融点は1500℃以上であるので、空缶のアルミニウム材料のみが溶融して液状となり、スチール材料は溶けずに固体のままとなる。
【0025】
前記入口フード10が設けられた供給端側には、ホッパ12に投入されるスクラップを内筒8内に供給する供給管13が挿入され、供給管13の中には二重ダンパ14が取り付けられている。また、入口フード10の上端には、前記熱分解ガスを燃焼炉7へ排出する排気口15が設けられている。
【0026】
前記出口フード11には、ロータリキルン1内を概ね無酸素状態にパージするための不活性ガスである窒素ガスの供給口16が設けられ、その下端に設けられたスチール材料の排出口17には、外気を遮断するための仕切り18が設けられている。なお、ロータリキルン1内は前記窒素ガスでのパージにより1気圧以上に保持されており、後述する貫通孔20から酸素を含む外気が流入しないようになっている。
【0027】
図2は、ロータリキルン1の排出端側の部分を拡大して示す。前記内筒8の排出端側の内周には、溶融アルミニウムを塞き止める堰19が設けられ、その手前側の内筒8の筒壁には、円周方向に等間隔で複数の貫通孔20が設けられている。また、貫通孔20が設けられた部位の下方には、外筒9を貫通させて漏斗21が配置され、漏斗21の外周には電熱線ヒータ22が巻き付けられている。
【0028】
したがって、堰19で塞き止められた溶融アルミニウムは、その液面下に回転してくるいずれかの貫通孔20から漏斗21内に流下し、凝固しないように電熱線ヒータ22で保温されて、前記保持炉5に溜められる。なお、貫通孔20からは、解砕、破砕時に生じたスチールの粉や微小片も溶融アルミニウムと一緒に落下するが、これらの比重の大きいスチール材料は保持炉5内の取瓶5aの底に沈むので、インゴット製造工程で溶融アルミニウムを鋳型6に鋳入する際に、容易に分離できる。
【0029】
一方、堰19で塞き止められる固体のスチール材料は、空缶処理の進行に伴ってその量がある程度を越えると、堰19を乗り越えて出口フード11の排出口17に落下する。スチール材料が排出口17に溜まると仕切り18が開放され、これらのスチール材料が外部に排出される。
【0030】
図3は、ロータリキルン1の排出端側の部分の変形例を示す。この変形例では、溶融アルミニウムを塞き止める堰19が排出端側へ傾斜するように形成され、堰19自体に円周方向に等間隔で複数の貫通孔23が設けられるとともに、仕切り用の筒部材24が、堰19の上端縁に排出端側へ向けて取り付けられている。筒部材24の先端は、内筒8の排出端よりも張り出しており、この張り出し部の下方に溶融アルミニウムを受ける漏斗25が設けられている。
【0031】
したがって、この変形例では、溶融アルミニウムは下方に回転してくる貫通孔23から堰19の外側に流出し、筒部材24と内筒8の間の隙間を通って漏斗25内に流下する。一方、固体のスチール材料は、傾斜した堰19を乗り越えて筒部材24の中に入り、その先端から出口フード11の排出口17に落下する。その他は、実施形態と同じである。
【0032】
この変形例では、内筒8を貫通する前記実施形態のような貫通孔20を必要としないので、外筒9の中に高温空気を供給して内筒8を加熱することもできる。
【0033】
なお、本発明に係る空缶処理方法では、アルミニウム材料を溶融させてスチール材料と分離するので、処理されるスチール空缶にアルミニウム空缶が混じっていても問題ない。
【0034】
【発明の効果】
以上のように、この発明の空缶処理方法は、ロータリキルン内を概ね無酸素状態とし、かつ、その加熱温度をアルミニウムの融点以上でスチールの融点以下として、空缶のアルミニウム材料を酸化させることなく溶融するとともに、ロータリキルンの排出端側に堰を設けて、溶融アルミニウムが固体のスチール材料と一緒にそのまま排出端から流出しないようにし、堰で塞き止められた溶融アルミニウムをスチール材料と分けて排出するようにしたので、スチール材料とアルミニウム材料を確実に分離でき、かつ、再利用しやすい形態でアルミニウム材料を取り出すことができる。
【0035】
また、前記ロータリキルンから排出される溶融アルミニウムを融点以上に保温する手段を設けたので、、溶融アルミニウムの排出経路での凝固を防止し、空缶処理システムをスムーズに連続運転することができ、かつ、再利用工程での処理も容易とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る空缶処理方法を適用したシステムの設備レイアウト図
【図2】図1のロータリキルンの排出端側を拡大して示す縦断面図
【図3】図2の変形例を示す縦断面図
【符号の説明】
1 ロータリキルン
2 コンベア
3 破砕機
4 コンベア
5 保持炉
5a 取瓶
6 鋳型
7 燃焼炉
8 内筒
9 外筒
10 入口フード
11 出口フード
12 ホッパ
13 供給管
14 二重ダンパ
15 排気口
16 供給口
17 排出口
18 仕切り
19 堰
20 貫通孔
21 漏斗
22 電熱線ヒータ
23 貫通孔
24 筒部材
25 漏斗
Claims (7)
- 投入される空缶をロータリキルン内で加熱し、空缶のスチール材料とアルミニウム材料とを分離して取り出す空缶処理方法において、前記ロータリキルン内を概ね無酸素状態とし、かつ、その加熱温度をアルミニウムの融点以上でスチールの融点以下として、前記アルミニウム材料を選択的に溶融させ、前記ロータリキルンの排出端側の内周に堰を設け、この堰自体または堰の手前側に前記溶融した溶融アルミニウムのみを排出する排出手段を設け、この排出手段により、前記堰を乗り越えてロータリキルンの排出端に排出される固体のままのスチール材料と分けて、前記溶融アルミニウムを取り出すようにしたことを特徴とする空缶処理方法。
- 前記溶融アルミニウムの排出手段が、前記堰の手前側で前記ロータリキルンの筒壁に貫通孔を設け、この貫通孔から溶融アルミニウムを流下させるものである請求項1に記載の空缶処理方法。
- 前記溶融アルミニウムの排出手段が、前記堰に貫通孔を設け、この堰の上端縁に前記ロータリキルンの排出端側に向けて筒状の仕切り部材を接続して、前記貫通孔から溶融アルミニウムを前記仕切り部材の外側に流出させるものである請求項1に記載の空缶処理方法。
- 前記排出手段により排出される溶融アルミニウムを融点以上に保温する手段を設けた請求項1乃至3のいずれかに記載の空缶処理方法。
- 前記ロータリキルンを外熱式のものとし、このロータリキルン内に不活性ガスを導入して、ロータリキルン内を概ね無酸素状態とするようにした請求項1乃至4のいずれかに記載の空缶処理方法。
- 前記排出される溶融アルミニウムを、別途に設けたインゴット製造工程に導き、アルミニウムインゴットに加工するようにした請求項1乃至5のいずれかに記載の空缶処理方法。
- 前記投入される空缶が、多数の空缶を一体に押し潰したものを小片に解砕または破砕したものである請求項1乃至6のいずれかに記載の空缶処理方法。
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