JP4227854B2 - 溶融炉付着物の溶解除去装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融炉付着物の溶解除去装置に係り、特に、各種産業から生ずる銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉛（Ｐｂ）、鉄（Ｆｅ）等の有価金属を含む金属滓と自動車、電機製品等から生ずる有価金属を含むシュレッダーダスト、廃プラスチック等の産業廃棄物を原料として有害物質の発生を抑制しつつ、酸化による有価金属の劣化を抑える有価金属の回収処理により旋回溶融炉内壁に付着する溶融炉付着物の溶解除去装置を提供する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、金属滓として銅滓と有価金属及びプラスチックを含有する産業廃棄物を原料として、有害物質の発生を抑制し、かつ金属酸化を防止し、また、高融点で蒸気圧が低いため回収の困難な銅、鉄の有価金属及び低融点で蒸気圧の高い亜鉛、鉛等の有価金属を同時に回収し、さらに、汚泥、廃液等の廃棄物を同時に焼却処理する有価金属を回収するガス化炉と溶融炉とを結合した有価金属の回収装置が知られている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図８の断面図に示す従来の溶融炉５は、頂部中心にバーナ６、側壁に空気取入口２０、２０ａ、助燃バーナ７、助燃バーナ７の近傍に位置し奥行き方向の側壁に旋回導入口１０を備え、旋回導入口１０から導入されるガスとチャ−と不燃成分とを内部で旋回させスラグを生成する。このスラグ生成過程で溶融炉５の内部側壁に溶融付着した溶融付着物９が徐々に成長し、旋回導入口１０の近傍を塞いだり、溶融炉の効率を低下させていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３０２７４８号公報（段落番号００１０、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の如く、従来のガス化炉と溶融炉とを結合した有価金属の回収装置では、ガス化炉から導入する熱分解ガスと有価金属を含む不燃物とが溶融炉の中で旋回する際に、溶融炉の内壁面に溶融付着物が徐々に付着堆積し溶融スラグとしての有価金属の回収効率を低下させていた。また、この溶融付着物を定期的に除去するために有価金属の回収装置を一時的に停止させ煩雑なメンテナンス作業をする必要もあった。
【０００６】
本発明は、斯かる実情に鑑み、有価金属の回収装置の運転効率を高め、且つ、回収装置を連続運転している状態で溶融炉の内壁面に付着した溶融付着物を除去する溶融炉付着物の溶解除去装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明による溶融炉付着物の溶解除去装置は、例えば、図１、図３に示すように、銅滓を含む廃棄物Ａを投入し、底部１２から第１の質量速度の流動化空気Ｃ２と、前記第１の質量速度より小さい第２の質量速度の流動化空気Ｃ１を吹き込み流動媒体の循環流を形成して廃棄物Ａの一部を流動媒体の循環流中で熱分解ガス化しガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を排出する内部循環流動層ガス化炉１１と、ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を旋回導入口１４より導入すると共に、燃焼ガスを軸方向に対し接線方向に導入して１次燃焼室の内部に旋回流を形成し、不燃成分をスラグ化し溶融スラグを生成する旋回溶融炉２１と、旋回溶融炉２１の炉底部の下部２３に位置し、旋回溶融炉２１から排出される溶融スラグＧを排出するスラグシュート１６と、スラグシュート１６から導入された溶融スラグＧから銅Ｉを回収する還元炉３１と、を備え、旋回溶融炉２１は、鉛直方向に延びる筒状の１次燃焼室に上部から蓋をする天井部１８を有し、ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分が内部で旋回する領域に向けて天井部１８に設けたバーナ１０４により内壁に溶融付着した溶融付着物を除去するように構成する。
【０００８】
このように構成することで、旋回溶融炉２１の天井部１８に設けたバーナ１０４により内壁に溶融付着した溶融付着物を除去することができる。
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項２にかかる発明による請求項１に記載の溶融炉付着物の溶解除去装置は、例えば、図３に示すように、バーナ１０４は、開放上流端１０９と開放排出端１１１を有する管状助燃器の内部に燃料供給管１０２と酸素ガス供給管１０１とを内設させ、燃料と酸素ガスとを同時に溶融付着した溶融付着物１０６へ吹き付けるように構成する。
【００１０】
このように構成することで、管状助燃器の内部に燃料供給管１０２と酸素ガス供給管１０１とを内設させ、燃料と酸素ガスとを同時に溶融付着した溶融付着物１０６へ吹き付けることにより、内壁に溶融付着した溶融付着物１０６を除去することができる。
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項３にかかる発明による溶融炉付着物の溶解除去装置は、例えば、図１、図３に示すように、銅滓を含む廃棄物Ａを投入し、底部１２から第１の質量速度の流動化空気Ｃ２と、前記第１の質量速度より小さい第２の質量速度の流動化空気Ｃ１を吹き込み流動媒体の循環流を形成して廃棄物Ａの一部を該流動媒体の循環流中で熱分解ガス化しガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を生成し、不燃物を底部から排出すると共に、ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を排出する内部循環流動層ガス化炉１１と、ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を旋回導入口１４より導入すると共に、燃焼ガスを軸方向に対し接線方向に導入して１次燃焼室の内部に旋回流を形成し、不燃成分をスラグ化し溶融スラグを生成する旋回溶融炉２１と、旋回溶融炉２１の炉底部２３の下部に位置し、旋回溶融炉２１から排出される溶融スラグＧを排出するスラグシュート１６と、スラグシュート１６から導入された溶融スラグＧから銅Ｉを回収する還元炉３１と、を備え、旋回溶融炉２１は、ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分が内部で旋回する接線方向に向けて、旋回導入口１４のごく近傍に設けたバーナ１０５に燃料供給管１０２と酸素ガス供給管１０１とを内設させ内壁に溶融付着した溶融付着物を除去するように構成する。
【００１２】
このように構成すると、旋回溶融炉２１は、ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分が内部で旋回する接線方向に向けて、旋回導入口１４のごく近傍に設けたバーナに燃料供給管１０２と酸素ガス供給管１０１とを内設させ内壁に溶融付着した溶融付着物を除去することができる。
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項４にかかる発明による請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の溶融炉付着物の溶解除去装置は、例えば、図３に示すように、旋回導入口１４から導入されるガスとチャーと不燃成分が旋回溶融炉２１の内壁に衝突する位置に溶融付着した溶融付着物１０６に向けてバーナ１０５を設置する。
【００１４】
このように構成すると、溶融付着した溶融付着物１０６を除去することができる。
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項５にかかる請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の発明による溶融炉付着物の溶解除去装置は、例えば、図５に示すように、バーナ１０４、１０５の側面中央部に空気取り入れ口１２２を設けた。
【００１６】
このように構成すると、溶融付着した溶融付着物１０６を除去することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。図１から図７は発明を実施する形態の一例であって、図中、図と同一または類似の符号を付した部分は同一物または相当物を表わし、重複した説明は省略する。
【００１８】
図１は、本発明による第１の実施の形態である溶融炉付着物の溶解除去装置の模式的な系統図である。溶融炉付着物の溶解除去装置は、銅滓Ａ１を貯蔵する第１の貯蔵所１と、金属を含む産業廃棄物Ａ２等を貯蔵する別の第２の貯蔵所２と、この第１と第２の貯蔵所からコンベア３により搬送される銅滓Ａ１と産業廃棄物Ａ２等を受容する供給フィーダー４と、供給フィーダー４の下流に接続され原料Ａとしての銅滓Ａ１と産業廃棄物Ａ２等を導入する内部循環流動層ガス化炉１１と、この内部循環流動層ガス化炉１１の下流に接続され内部循環流動層ガス化炉１１からガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を旋回導入口１４から導入する旋回溶融炉２１を備え、この旋回溶融炉２１の天井部にバーナ１０４と旋回導入口１４の近傍にバーナ１０５を設けるように構成されている。
【００１９】
溶融炉付着物の溶解除去装置に用いる内部循環流動層ガス化炉１１は、銅滓Ａ１を実質的に含む廃棄物Ａを投入し、底部から空気Ｃを送入して質量速度の大きい（第１の質量速度の）流動化空気Ｃ２と質量速度の小さい（第２の質量速度の）流動化空気Ｃ１とを底部に位置する流動床１２を介して内部循環流動層ガス化炉１１内部へ吹き込み流動媒体の循環流を形成して廃棄物Ａの一部を循環流中で熱分解ガス化しガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を排出する。
【００２０】
溶融炉付着物の溶解除去装置に用いる旋回溶融炉２１は、内部循環流動層ガス化炉１１から排出されるガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を旋回導入口１４より導入すると共に、燃焼ガスを平面から見たときの軸方向に対し接線方向に導入して１次燃焼室の内部に旋回流を形成し、不燃成分をスラグ化し溶融スラグを生成する。
【００２１】
また、溶融炉付着物の溶解除去装置は、旋回溶融炉２１の炉底部１２の下部に位置し、旋回溶融炉２１から排出される溶融スラグＧを排出するスラグシュート１６と、スラグシュート１６から導入された溶融スラグＧから銅Ｉを回収する還元炉３１を備えている。さらに、旋回溶融炉２１は、鉛直方向に延びる筒状の１次燃焼室に上部から蓋をする天井部１８を有し、ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分が内部で旋回する領域に向けて天井部１８に設けたバーナ１０４により内壁に溶融付着した溶融付着物を除去するように構成されている。
【００２２】
上記第１の貯蔵所１には、同時に他の品位が低い鉱石、例えば含銅黄鉄鉱、黄銅鉱等の硫化鉱、酸化鉱を貯蔵することができる。銅滓としては真鍮伸銅工場、青銅工場から発生するスラグ、ダスト、削り粉さらには化学工場から発生する水酸化銅、沈殿銅がある。
【００２３】
ここで、図１の系統図を参照して、溶融炉付着物の溶解除去装置の動作を説明する。溶融炉付着物の溶解除去装置は、第１の貯蔵所１から銅滓Ａ１等を破砕機（不図示）に掛けて細かく粉砕し、粉砕した産業廃棄物Ａ２等と伴に供給コンベア３により上方へ搬送し、コンベア３の終端から銅滓Ａ１と産業廃棄物Ａ２等を供給フィーダー４に投入する。この場合、磁気選別機（不図示）に掛けることにより、大きな鉄屑を除去する工程を設けても良い。
【００２４】
次に、供給フィーダー４から一定量の銅滓Ａ１と産業廃棄物Ａ２等を原料Ａとして内部循環流動層ガス化炉１１に投入する。ここで、汚泥Ｂを、銅滓Ａ１等とは別に供給フィーダー（不図示）により内部循環流動層ガス化炉１１に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、排水処理から発生する中和汚泥などがある。
【００２５】
ここで銅滓Ａ１は、銅品位が２０から８０％含有する滓が好ましい。銅品位２０％以下では変動費コストが多大となり、銅品位が８０％以上では何らかの手段で固型化して銅製錬の転炉工場へ投入した方が有利となるからである。前記理由から銅品位が３０から５０％の範囲がさらに好ましい。また、産業廃棄物Ａ２には、自動車、家庭電化製品等をシュレッダーで処理した有価金属とプラスチックを含むシュレッダーダスト、家庭用と工業用の廃プラスチックが含まれる。
【００２６】
内部循環流動層ガス化炉１１は、内部循環流動層ガス化炉１１に投入された産業廃棄物Ａ２と銅滓等Ａ１が、内部循環流動層ガス化炉１１内部の流動床１２に空気Ｃを吹き込み、分岐する質量速度の大きい（第１の質量速度の）流動化空気Ｃ２と質量速度の小さい（第２の質量速度の）流動化空気Ｃ１により内部循環流動層ガス化炉１１内で循環流を形成して廃棄物としての産業廃棄物Ａ２と銅滓等Ａ１の一部を循環流の中で熱分解ガス化し、このガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を排出する。
【００２７】
内部循環流動層ガス化炉１１内は、約４００から６００℃の温度に設定し、空気比を約０．１から０．３の還元性雰囲気を作り出すことにより産業廃棄物Ａ２中の廃プラスチックの燃焼を防止しながら、廃プラスチックを熱分解しガス化する。この場合、内部循環流動層ガス化炉１１内では有価金属である銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）の酸化を防止し、銅滓の主体である酸化第一銅（Ｃｕ２Ｏ）が還元されるという効果も期待できる。
【００２８】
内部循環流動層ガス化炉１１内の温度が約４００℃以下では、廃プラスッチクがガス化しにくく、約６００℃以上では燃焼する。さらに好ましくは内部循環流動層ガス化炉１１内の温度が約５００から５５０℃が望ましい。廃プラスチックのガス化、有価金属の酸化防止に適するからである。空気Ｃは毎秒約０．５から２．０ｍの速度範囲になるように送り込む。好ましくは、約１．５ｍ／秒の速度がよい。空気Ｃは、この速度範囲に設定すると銅滓粒子が内部循環流動層ガス化炉１１内の流動層内で浮遊して、粒子同士が衝突することにより次第に球形化し、かつ粉砕されて細粒化する。
【００２９】
内部循環流動層ガス化炉１１内で細粒化されない銅滓と蒸気圧が低いＣｕ、Ｆｅ、Ａｌ等の有価金属を含む第１の不燃物Ｄ１は流動床の脇から内部循環流動層ガス化炉１１外に吐出され回収される。
【００３０】
さらに、内部循環流動層ガス化炉１１内で生成された熱分解ガスＥ、粉砕されたＣｕ２ Ｏを含む約１００から２５０マイクロメータ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第２の不燃物Ｄ２が内部循環流動層ガス化炉１１の上部に設けた排出口を経由して下流の旋回溶融炉２１に移送される。
【００３１】
旋回溶融炉２１は、熱分解ガスＥ等が旋回導入口１４を経由して内部で旋回するように導入すると同時に、外部から空気を供給し空気比約０．９から１．３に調整して第１燃焼室の雰囲気を酸化性にし熱分解ガスＥを燃焼する。この燃焼は、約１２００から１５００℃の温度で行う。燃焼温度が約１２００℃以下では溶融スラグの流動性が悪化し、約１５００℃以上では旋回溶融炉２１の内壁等を損傷する場合があるからである。好ましくは、約１３００から１４００℃の温度範囲に設定する。有害物質の発生を抑制し、銅滓Ａ１等のスラグ化に適する温度に調整することができる。
【００３２】
旋回溶融炉２１内の燃焼温度は、廃プラスチック等の産業廃棄物Ａ２、汚泥Ｂの供給量や、空気の投入量で調整することができる。燃焼用空気は、鉛直方向に立設された略円筒状の旋回溶融炉２１を上面から見て中心軸方向に対し接線方向に導入するバーナ１０５を旋回溶融炉２１の側壁に設け、このバーナ１０５から吹き込むことが好ましい。このバーナ１０５により旋回溶融炉２１内部に形成される旋回流を促進させることができる。
【００３３】
熱分解ガスＥは、旋回溶融炉２１内部で燃焼して排ガスＦとなり、旋回溶融炉２１の下流に立設した廃液分解塔２６の上部に設けた排ガス排出口２２から排出する。さらに、不燃物中のＺｎ、Ｐｂは酸化されて飛灰Ｈとなり排ガスＦと共に排ガス排出口２２から排出される。銅滓等は高温で溶融しスラグ化しながら旋回流の中で接触し大きくなり、重力により下部に落下する。
【００３４】
また、銅滓等は高温で溶融しスラグ化しながら旋回流の遠心力により旋回溶融炉２１の側壁に当たり、一部は側壁に衝突して溶融付着し成長する。その他は底部へ落下する。落下した溶融スラグＧは、旋回溶融炉２１の炉底部２３に設けたスラグ回収口に集められ、スラグシュート１６を経由し外部に回収する。回収された溶融スラグＧにはＣｕ２Ｏが多く含まれる。このように、Ｃｕ２Ｏの品位の低い銅滓からＣｕ２Ｏの品位の高い溶融スラグＧをスラグ回収口２３から回収することができる。
【００３５】
旋回溶融炉２１の１次燃焼室に上部から蓋をする天井部１８には、追加のバーナ１０４が設けられ、旋回溶融炉２１の側壁に当たり、側壁に溶融付着して成長する溶融付着物に向けて燃料としての重油と酸素ガスを同時に吹き付ける。この追加のバーナ１０４により溶融付着物は溶解し旋回溶融炉２１の炉底部２３へ落下させて内部側壁から除去することができる。
【００３６】
次に、旋回溶融炉２１から排出された排ガスＦは、廃液分解塔２６を上昇し噴霧する廃液Ｌと接触する。さらに排ガスＦは、廃液分解塔２６の下流に設けた急冷塔４１へ移動し噴霧される冷却水に接触して排ガスＦが冷却される。この急冷塔４１により排ガスＦを大気中に放出できるまでの温度に冷却することができる。
【００３７】
この廃液分解塔２６で廃液Ｌを焼却処理する工程を組み合わせることができ、製錬で生ずる廃液には金属イオンや酸が含まれ、一般下水で生ずる廃液には、無機物、有機物等が残存する。これらは焼却処理することが望ましい。廃液Ｌを高温度に曝すことにより有機物等と酸等は分解し、無機物と金属イオン等は酸化物にして、急冷塔４１の下流に設けたバグフィルター５１で回収することができる。
【００３８】
また、旋回溶融炉２１の下方に設けた還元炉としての電気式保持炉３１で生じた冷却した排ガスＦは、二次燃焼炉（不図示）で燃焼して有害物質を分解し、急冷塔４１で冷却水により同様に冷却する。この排ガスＦを急冷するのは、排ガスＦを約２５０から５００℃の温度範囲に曝すと、ダイオキシン等の有害物質が再合成されるため、この温度範囲にある時間を少なくして有害物質の再度の生成を防止するためである。
【００３９】
さらに、旋回溶融炉２１から回収した溶融スラグＧを電気式保持炉３１内に投入し、上部から黒鉛製電極を挿入する。この電極間に電流を流し、溶融スラグＧの抵抗熱で溶融する。電気式保持炉３１には、さらに未処理の硫化鉱や銅滓を新たに投入することができる。電気式保持炉３１の適正な操業のために、生成されるスラグの粘度、塩基度等を調整するためである。
【００４０】
電気式保持炉３１には、還元用のコークスＭを投入することができる。コークスＭの成分である炭素Ｃが直接Ｃｕ２Ｏを還元してＣｕとＣＯを生成する。ここで、還元剤としては、コークスＭ、微粉炭、ＬＰＧ等を挙げることができるが、コークスＭが好ましい。投入用の装置が単純で、操作が容易だからである。
【００４１】
また、廃スラグＪは、金属をほとんど含まない、ケイ砂による均質なガラス質成分で構成されているため、路床等へのセメント材料として利用することができる。
【００４２】
急冷塔４１とバグフィルター５１との間に設けた活性炭吹込装置５２により、急冷した排ガスＦをバグフィルター５１に移送途中に活性炭Ｋを吹き込む。活性炭Ｋを空気と共に、排ガス経路中に吹き込むことにより有害物質の除去処理を遂行する。
【００４３】
また、急冷塔４１とバグフィルター５１の底部に接続した飛灰処理装置９１は、急冷塔４１とバグフィルター５１からの飛灰を受容する。
【００４４】
バグフィルター５１の下流に設けた洗浄塔６１は、ブロア移送した排ガスＦを苛性ソーダ（ＮａＯＨ）の水溶液でＳＯｘ 、ＨＣｌ等を中和した後に、さらに下流に設けたミストコットレル７１へ排ガスＦをブロア移送し、排ガスＦ中のミスト、ダストを除去してから排突８１を通して外部に放出する。
【００４５】
以上の処理工程により、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ａｌなどの有価金属を回収することができる。
【００４６】
図２は、本発明による第１の実施の形態に用いる旋回溶融炉２１の一部破断断面図である。旋回溶融炉２１は、その側壁に旋回導入口１４と、この旋回導入口１４のごく近傍に位置するバーナ１０５と、旋回溶融炉２１に蓋をする天井部１８に設けたバーナ１０４と、この天井部１８の中心部に設けたバーナ１００と、炉底部２３の下部に位置するスラグシュート１６とを備える。
【００４７】
旋回溶融炉２１は、ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を熱分解ガスＥとして旋回導入口１４より内部に導入する。また、燃焼ガスとしての熱分解ガスＥを鉛直方向に伸びた軸方向に対し接線方向に導入して１次燃焼室の内部に水平方向の旋回流を形成し、不燃成分をスラグ化し溶融スラグＧを生成する。溶融スラグＧは、炉底部２３に接続されたスラグシュート１６を経由して旋回溶融炉２１から溶融スラグＧを排出する。
【００４８】
また、バーナ１０４とバーナ１０５は共に、熱分解ガスＥが内部で旋回する領域に向けて設置され、内壁に溶融付着した溶融付着物を除去するように構成されている。このバーナ１０４とバーナ１０５は、開放上流端から燃料供給管１０２と酸素ガス供給管１０１を導入し、開放排出端の近傍まで内設している。
【００４９】
さらに、熱分解ガスＥは、旋回溶融炉２１内部で燃焼して排ガスＦとなり、旋回溶融炉２１の下流に立設した廃液分解塔２６の上部に設けた排ガス排出口２２から排出する。
【００５０】
図３の模式的な一部破断断面図を参照して、溶融炉付着物１０６の除去方法を説明する。旋回溶融炉２１の上部構造は、上述した実施の形態と同等の部材を用いるため重複する説明を省略する。
【００５１】
天井部１８の中心部に設けたバーナ１０４は、外部から重油を注入し旋回溶融炉２１の助燃バーナとして機能し、旋回溶融炉２１の側壁に設けた空気取入口２０と空気取入口２０ａから空気を導入し熱分解ガスＥを内部で燃焼させる。
【００５２】
天井部１８の外周位置に設けられたバーナ１０４は、側面略中央に空気取入口１２２が穿設され、開放上流端１０９から燃料供給管１０２と酸素ガス供給管１０１を開放排出端１１１方向へ挿入して内設している。バーナ１０４は、外部から重油を燃料供給管１０２に注入し外部から酸素ガスを酸素ガス供給管１０１へ注入する。
【００５３】
旋回溶融炉２１の側壁に設けられたバーナ１０５は、側面略中央に空気取入口１２２が穿設され、開放上流端１０９から燃料供給管１０２と酸素ガス供給管１０１を開放排出端１１１方向へ挿入して内設している。バーナ１０５は、外部から重油を燃料供給管１０２に注入し外部から酸素ガスを酸素ガス供給管１０１へ注入する。
【００５４】
バーナ１０４とバーナ１０５は、側壁に溶融付着した溶融炉付着物１０６に向けて設置され、重油と酸素ガスを同時に溶融炉付着物１０６へ吹き付けることにより、溶融炉付着物１０６を溶融させて、旋回溶融炉２１の底部へ落下させる。特に、旋回導入口１４の近傍に溶着している溶融付着物１０６へ重油と酸素ガスを同時に吹き付けることにより、旋回導入口１４の出口近傍を塞ぐ溶融付着物の除去が容易となる。
【００５５】
また、バーナ１０４もバーナ１０５も共に、通常の運転期間中には旋回溶融炉２１の助燃バーナとして機能し熱分解ガスＥを燃焼させる。さらに、例えば、通常の運転期間中に７日に１回という所定期間毎に４時間集中して、側壁に溶融付着した溶融炉付着物１０６を除去するクリーニングシステムとして機能する。
【００５６】
図４は、本発明による第１の実施の形態に用いる旋回溶融炉２１の平面から見た断面図である。円筒の旋回溶融炉２１は、中心軸に対して接線方向に熱分解ガスＥを導入する旋回導入口１４と、この旋回導入口１４のごく近傍に設けたバーナ１０５と、旋回溶融炉２１に蓋をする天井部１８に設けたバーナ１０４と、空気取入口２０とを備える。
【００５７】
バーナ１０４とバーナ１０５は共に、旋回溶融炉２１の円筒中心軸に対して接線方向に向けて設置され、熱分解ガスＥの内部旋回を促進させることができる。図示した旋回溶融炉２１は、内部旋回を時計と反対方向に形成している。また、旋回溶融炉２１の内部側壁に溶融付着しいた溶融炉付着物１０６は、これらバーナ１０４とバーナ１０５に各々内設された燃料供給管１０２と酸素ガス供給管１０１から重油と酸素ガスを同時に噴射され、溶融して除去され旋回溶融炉２１の底部へ落下する。
【００５８】
図５は、本発明による第２の実施の形態に用いるバーナ１０５の縦断面図である。円筒のバーナ１０５は、閉鎖上流端１０８と、開放排出端１２０と、中心軸に挿入された燃料供給管１０２と、燃料供給管１０２に平行して挿入された酸素ガス供給管１０１と、開放排出端１２０の近傍で燃料供給管を支持する環状支持部材１１０と、環状支持部材１１０の上流側と下流側を貫通する空気排出口１１３と、バーナ１０５の側面略中央部に穿設された空気取入口１２２とを備える。
【００５９】
燃料供給管１０２は、先端部１１４に複数のノズル口１１６が設けられ、上流側から注入される重油をノズル口１１６から放射状に放出する。また、空気取入口１２２から流入する空気を環状支持部材１１０に穿設された空気排出口１１３を経由して開放排出端１２０へ放出し、放射された重油と混合し旋回溶融炉２１へ導入する。旋回する熱分解ガスＥは、重油と空気による火炎１２４でさらに燃焼され旋回流を加速させて溶融スラグＧを形成する。
【００６０】
また、酸素ガス供給管１０１の先端部１１８から放出された酸素ガスは、環状支持部材１１０に穿設された空気排出口１１３を経由して開放排出端１２０へ放出し、放射された重油と混合し旋回溶融炉２１へ導入される。この場合、酸素ガス供給管１０１と燃料供給管１０２は上述した通り、溶融炉付着物１０６に向けて設置されているため、重油と酸素ガスが混合しながら溶融炉付着物１０６へ衝突し、溶融炉付着物１０６を溶融させ旋回溶融炉２１の下部へ落下させることができる。この重油と酸素ガスの噴射により溶融炉付着物１０６を側壁から除去する。
【００６１】
図６は、本発明による第３の実施の形態に用いるバーナ１０４の縦断面図である。円筒のバーナ１０４は、閉鎖上流端１０８から開放排出端方向へ、中心軸に挿入された燃料供給管１０２と、燃料供給管１０２に平行して挿入された酸素ガス供給管１０１と、バーナ１０５の側面略中央部に穿設された空気取入口１２２とを備える。
【００６２】
バーナ１０４は、天井内側壁１３４と天井外側壁１３０を円筒中心軸に対して接線方向に向けて貫通するように旋回溶融炉２１に設置されている。また、バーナ１０４はその側面を包囲するスリーブ１２８の中心軸に配置されており、バーナ１０４の空気取入口１２２へ天井内側壁１３４と天井外側壁１３０との隙間とスリーブ１２８の内周に沿って外部から空気を取り入れる。旋回溶融炉２１の上部に設けられたバーナ設置口の側壁１２６によりバーナ１０４は支持され、気密性が保持されている。
【００６３】
バーナ１０４は、燃料供給管１０２の先端部１１４に設けられた複数のノズル口１１６から重油を噴射し、酸素ガス供給管１０１の先端部１１８から酸素を噴射し、空気取入口１２２から導入した空気と混合した混合ガスによる火炎１３６を溶融炉付着物１０６へ衝突させることができ、溶融炉付着物１０６を溶融させて旋回溶融炉２１の下部へ落下させることができる。
【００６４】
図７は、本発明による第４の実施の形態に用いるバーナ１０４の縦断面図である。円筒のバーナ１０４は、閉鎖上流端１０８から開放排出端方向へ、中心軸に挿入された燃料供給管１０２と、閉鎖上流端１０８の側面から接続し燃料供給管１０２と閉鎖上流端内部で燃料供給管１０２と当接して燃料供給管１０２と平行して開放排出端方向へ延在する酸素ガス供給管１０１と、バーナ１０４の側面略中央部に穿設された複数の空気取入口１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ、１２２ｅとを備える。
【００６５】
バーナ１０４は、バーナ設置口の側壁１２６により支持され、外部との気密性が保持されている。バーナ１０４は、燃料供給管１０２の先端部１１４から重油を噴射し、酸素ガス供給管１０１の先端部１１８から酸素ガスを噴射し、空気取入口１２２ａ、空気取入口１２２ｂ、空気取入口１２２ｃ、空気取入口１２２ｄ、空気取入口１２２ｅから導入した空気と混合した混合ガスを溶融炉付着物１０６へ衝突させることができ、溶融炉付着物１０６を溶融させて旋回溶融炉２１の下部へ落下させ除去することができる。
【００６６】
尚、本発明の溶融付着物の溶解除去装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００６７】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の請求項１から請求項５に記載の溶融炉付着物の溶解除去装置によれば、有価金属の回収装置の運転効率を高め、且つ、回収装置を連続運転している状態で溶融炉の内壁面に付着した溶融付着物を除去する、という優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である溶融炉付着物の溶解除去装置の模式的な系統図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に用いる旋回溶融炉の一部破断断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に用いる旋回溶融炉の模式的な一部破断断面図である。
【図４】本発明による第１の実施の形態に用いる旋回溶融炉の平面から見た断面図である。
【図５】本発明による第２の実施の形態に用いるバーナの縦断面図である。
【図６】本発明による第３の実施の形態に用いるバーナの縦断面図である。
【図７】本発明による第４の実施の形態に用いるバーナの縦断面図である。
【図８】従来の溶融炉の縦断面図である。
【符号の説明】
１１…内部循環流動層ガス化炉、１２…流動床、１４…旋回導入口、１６…スラグシュート、１８…天井部、２０…空気取入口、２１…旋回溶融炉、２２…排ガス排出口、２３…スラグ回収口、２３…炉底部、２６…廃液分解塔、３１…電気式保持炉、４１…急冷塔、５１…バグフィルター、５２…活性炭吹込装置、６１…洗浄塔、７１…ミストコットレル８１…排突、９１…飛灰処理装置、１００…バーナ、１０１…酸素ガス供給管、１０２…燃料供給管、１０４…バーナ、１０５…バーナ、１０６…溶融炉付着物、１０８…閉鎖上流端、１０９…開放上流端、１１０…環状支持部材、１１１…開放排出端、１１３…空気排出口、１１４…先端部、１１６…ノズル口、１１８…先端部、１２０…開放排出端、１２２…空気取入口、１２６…側壁、１２８…スリーブ、１３０…天井外側壁、１３４…天井内側壁。
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融炉付着物の溶解除去装置に係り、特に、各種産業から生ずる銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉛（Ｐｂ）、鉄（Ｆｅ）等の有価金属を含む金属滓と自動車、電機製品等から生ずる有価金属を含むシュレッダーダスト、廃プラスチック等の産業廃棄物を原料として有害物質の発生を抑制しつつ、酸化による有価金属の劣化を抑える有価金属の回収処理により旋回溶融炉内壁に付着する溶融炉付着物の溶解除去装置を提供する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、金属滓として銅滓と有価金属及びプラスチックを含有する産業廃棄物を原料として、有害物質の発生を抑制し、かつ金属酸化を防止し、また、高融点で蒸気圧が低いため回収の困難な銅、鉄の有価金属及び低融点で蒸気圧の高い亜鉛、鉛等の有価金属を同時に回収し、さらに、汚泥、廃液等の廃棄物を同時に焼却処理する有価金属を回収するガス化炉と溶融炉とを結合した有価金属の回収装置が知られている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図８の断面図に示す従来の溶融炉５は、頂部中心にバーナ６、側壁に空気取入口２０、２０ａ、助燃バーナ７、助燃バーナ７の近傍に位置し奥行き方向の側壁に旋回導入口１０を備え、旋回導入口１０から導入されるガスとチャ−と不燃成分とを内部で旋回させスラグを生成する。このスラグ生成過程で溶融炉５の内部側壁に溶融付着した溶融付着物９が徐々に成長し、旋回導入口１０の近傍を塞いだり、溶融炉の効率を低下させていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３０２７４８号公報（段落番号００１０、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の如く、従来のガス化炉と溶融炉とを結合した有価金属の回収装置では、ガス化炉から導入する熱分解ガスと有価金属を含む不燃物とが溶融炉の中で旋回する際に、溶融炉の内壁面に溶融付着物が徐々に付着堆積し溶融スラグとしての有価金属の回収効率を低下させていた。また、この溶融付着物を定期的に除去するために有価金属の回収装置を一時的に停止させ煩雑なメンテナンス作業をする必要もあった。
【０００６】
本発明は、斯かる実情に鑑み、有価金属の回収装置の運転効率を高め、且つ、回収装置を連続運転している状態で溶融炉の内壁面に付着した溶融付着物を除去する溶融炉付着物の溶解除去装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明による溶融炉付着物の溶解除去装置は、例えば、図１、図３に示すように、銅滓を含む廃棄物Ａを投入し、底部１２から第１の質量速度の流動化空気Ｃ２と、前記第１の質量速度より小さい第２の質量速度の流動化空気Ｃ１を吹き込み流動媒体の循環流を形成して廃棄物Ａの一部を流動媒体の循環流中で熱分解ガス化しガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を排出する内部循環流動層ガス化炉１１と、ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を旋回導入口１４より導入すると共に、燃焼ガスを軸方向に対し接線方向に導入して１次燃焼室の内部に旋回流を形成し、不燃成分をスラグ化し溶融スラグを生成する旋回溶融炉２１と、旋回溶融炉２１の炉底部の下部２３に位置し、旋回溶融炉２１から排出される溶融スラグＧを排出するスラグシュート１６と、スラグシュート１６から導入された溶融スラグＧから銅Ｉを回収する還元炉３１と、を備え、旋回溶融炉２１は、鉛直方向に延びる筒状の１次燃焼室に上部から蓋をする天井部１８を有し、ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分が内部で旋回する領域に向けて天井部１８に設けたバーナ１０４により内壁に溶融付着した溶融付着物を除去するように構成する。
【０００８】
このように構成することで、旋回溶融炉２１の天井部１８に設けたバーナ１０４により内壁に溶融付着した溶融付着物を除去することができる。
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項２にかかる発明による請求項１に記載の溶融炉付着物の溶解除去装置は、例えば、図３に示すように、バーナ１０４は、開放上流端１０９と開放排出端１１１を有する管状助燃器の内部に燃料供給管１０２と酸素ガス供給管１０１とを内設させ、燃料と酸素ガスとを同時に溶融付着した溶融付着物１０６へ吹き付けるように構成する。
【００１０】
このように構成することで、管状助燃器の内部に燃料供給管１０２と酸素ガス供給管１０１とを内設させ、燃料と酸素ガスとを同時に溶融付着した溶融付着物１０６へ吹き付けることにより、内壁に溶融付着した溶融付着物１０６を除去することができる。
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項３にかかる発明による溶融炉付着物の溶解除去装置は、例えば、図１、図３に示すように、銅滓を含む廃棄物Ａを投入し、底部１２から第１の質量速度の流動化空気Ｃ２と、前記第１の質量速度より小さい第２の質量速度の流動化空気Ｃ１を吹き込み流動媒体の循環流を形成して廃棄物Ａの一部を該流動媒体の循環流中で熱分解ガス化しガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を生成し、不燃物を底部から排出すると共に、ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を排出する内部循環流動層ガス化炉１１と、ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を旋回導入口１４より導入すると共に、燃焼ガスを軸方向に対し接線方向に導入して１次燃焼室の内部に旋回流を形成し、不燃成分をスラグ化し溶融スラグを生成する旋回溶融炉２１と、旋回溶融炉２１の炉底部２３の下部に位置し、旋回溶融炉２１から排出される溶融スラグＧを排出するスラグシュート１６と、スラグシュート１６から導入された溶融スラグＧから銅Ｉを回収する還元炉３１と、を備え、旋回溶融炉２１は、ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分が内部で旋回する接線方向に向けて、旋回導入口１４のごく近傍に設けたバーナ１０５に燃料供給管１０２と酸素ガス供給管１０１とを内設させ内壁に溶融付着した溶融付着物を除去するように構成する。
【００１２】
このように構成すると、旋回溶融炉２１は、ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分が内部で旋回する接線方向に向けて、旋回導入口１４のごく近傍に設けたバーナに燃料供給管１０２と酸素ガス供給管１０１とを内設させ内壁に溶融付着した溶融付着物を除去することができる。
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項４にかかる発明による請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の溶融炉付着物の溶解除去装置は、例えば、図３に示すように、旋回導入口１４から導入されるガスとチャーと不燃成分が旋回溶融炉２１の内壁に衝突する位置に溶融付着した溶融付着物１０６に向けてバーナ１０５を設置する。
【００１４】
このように構成すると、溶融付着した溶融付着物１０６を除去することができる。
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項５にかかる請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の発明による溶融炉付着物の溶解除去装置は、例えば、図５に示すように、バーナ１０４、１０５の側面中央部に空気取り入れ口１２２を設けた。
【００１６】
このように構成すると、溶融付着した溶融付着物１０６を除去することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。図１から図７は発明を実施する形態の一例であって、図中、図と同一または類似の符号を付した部分は同一物または相当物を表わし、重複した説明は省略する。
【００１８】
図１は、本発明による第１の実施の形態である溶融炉付着物の溶解除去装置の模式的な系統図である。溶融炉付着物の溶解除去装置は、銅滓Ａ１を貯蔵する第１の貯蔵所１と、金属を含む産業廃棄物Ａ２等を貯蔵する別の第２の貯蔵所２と、この第１と第２の貯蔵所からコンベア３により搬送される銅滓Ａ１と産業廃棄物Ａ２等を受容する供給フィーダー４と、供給フィーダー４の下流に接続され原料Ａとしての銅滓Ａ１と産業廃棄物Ａ２等を導入する内部循環流動層ガス化炉１１と、この内部循環流動層ガス化炉１１の下流に接続され内部循環流動層ガス化炉１１からガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を旋回導入口１４から導入する旋回溶融炉２１を備え、この旋回溶融炉２１の天井部にバーナ１０４と旋回導入口１４の近傍にバーナ１０５を設けるように構成されている。
【００１９】
溶融炉付着物の溶解除去装置に用いる内部循環流動層ガス化炉１１は、銅滓Ａ１を実質的に含む廃棄物Ａを投入し、底部から空気Ｃを送入して質量速度の大きい（第１の質量速度の）流動化空気Ｃ２と質量速度の小さい（第２の質量速度の）流動化空気Ｃ１とを底部に位置する流動床１２を介して内部循環流動層ガス化炉１１内部へ吹き込み流動媒体の循環流を形成して廃棄物Ａの一部を循環流中で熱分解ガス化しガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を排出する。
【００２０】
溶融炉付着物の溶解除去装置に用いる旋回溶融炉２１は、内部循環流動層ガス化炉１１から排出されるガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を旋回導入口１４より導入すると共に、燃焼ガスを平面から見たときの軸方向に対し接線方向に導入して１次燃焼室の内部に旋回流を形成し、不燃成分をスラグ化し溶融スラグを生成する。
【００２１】
また、溶融炉付着物の溶解除去装置は、旋回溶融炉２１の炉底部１２の下部に位置し、旋回溶融炉２１から排出される溶融スラグＧを排出するスラグシュート１６と、スラグシュート１６から導入された溶融スラグＧから銅Ｉを回収する還元炉３１を備えている。さらに、旋回溶融炉２１は、鉛直方向に延びる筒状の１次燃焼室に上部から蓋をする天井部１８を有し、ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分が内部で旋回する領域に向けて天井部１８に設けたバーナ１０４により内壁に溶融付着した溶融付着物を除去するように構成されている。
【００２２】
上記第１の貯蔵所１には、同時に他の品位が低い鉱石、例えば含銅黄鉄鉱、黄銅鉱等の硫化鉱、酸化鉱を貯蔵することができる。銅滓としては真鍮伸銅工場、青銅工場から発生するスラグ、ダスト、削り粉さらには化学工場から発生する水酸化銅、沈殿銅がある。
【００２３】
ここで、図１の系統図を参照して、溶融炉付着物の溶解除去装置の動作を説明する。溶融炉付着物の溶解除去装置は、第１の貯蔵所１から銅滓Ａ１等を破砕機（不図示）に掛けて細かく粉砕し、粉砕した産業廃棄物Ａ２等と伴に供給コンベア３により上方へ搬送し、コンベア３の終端から銅滓Ａ１と産業廃棄物Ａ２等を供給フィーダー４に投入する。この場合、磁気選別機（不図示）に掛けることにより、大きな鉄屑を除去する工程を設けても良い。
【００２４】
次に、供給フィーダー４から一定量の銅滓Ａ１と産業廃棄物Ａ２等を原料Ａとして内部循環流動層ガス化炉１１に投入する。ここで、汚泥Ｂを、銅滓Ａ１等とは別に供給フィーダー（不図示）により内部循環流動層ガス化炉１１に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、排水処理から発生する中和汚泥などがある。
【００２５】
ここで銅滓Ａ１は、銅品位が２０から８０％含有する滓が好ましい。銅品位２０％以下では変動費コストが多大となり、銅品位が８０％以上では何らかの手段で固型化して銅製錬の転炉工場へ投入した方が有利となるからである。前記理由から銅品位が３０から５０％の範囲がさらに好ましい。また、産業廃棄物Ａ２には、自動車、家庭電化製品等をシュレッダーで処理した有価金属とプラスチックを含むシュレッダーダスト、家庭用と工業用の廃プラスチックが含まれる。
【００２６】
内部循環流動層ガス化炉１１は、内部循環流動層ガス化炉１１に投入された産業廃棄物Ａ２と銅滓等Ａ１が、内部循環流動層ガス化炉１１内部の流動床１２に空気Ｃを吹き込み、分岐する質量速度の大きい（第１の質量速度の）流動化空気Ｃ２と質量速度の小さい（第２の質量速度の）流動化空気Ｃ１により内部循環流動層ガス化炉１１内で循環流を形成して廃棄物としての産業廃棄物Ａ２と銅滓等Ａ１の一部を循環流の中で熱分解ガス化し、このガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を排出する。
【００２７】
内部循環流動層ガス化炉１１内は、約４００から６００℃の温度に設定し、空気比を約０．１から０．３の還元性雰囲気を作り出すことにより産業廃棄物Ａ２中の廃プラスチックの燃焼を防止しながら、廃プラスチックを熱分解しガス化する。この場合、内部循環流動層ガス化炉１１内では有価金属である銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）の酸化を防止し、銅滓の主体である酸化第一銅（Ｃｕ２Ｏ）が還元されるという効果も期待できる。
【００２８】
内部循環流動層ガス化炉１１内の温度が約４００℃以下では、廃プラスッチクがガス化しにくく、約６００℃以上では燃焼する。さらに好ましくは内部循環流動層ガス化炉１１内の温度が約５００から５５０℃が望ましい。廃プラスチックのガス化、有価金属の酸化防止に適するからである。空気Ｃは毎秒約０．５から２．０ｍの速度範囲になるように送り込む。好ましくは、約１．５ｍ／秒の速度がよい。空気Ｃは、この速度範囲に設定すると銅滓粒子が内部循環流動層ガス化炉１１内の流動層内で浮遊して、粒子同士が衝突することにより次第に球形化し、かつ粉砕されて細粒化する。
【００２９】
内部循環流動層ガス化炉１１内で細粒化されない銅滓と蒸気圧が低いＣｕ、Ｆｅ、Ａｌ等の有価金属を含む第１の不燃物Ｄ１は流動床の脇から内部循環流動層ガス化炉１１外に吐出され回収される。
【００３０】
さらに、内部循環流動層ガス化炉１１内で生成された熱分解ガスＥ、粉砕されたＣｕ２ Ｏを含む約１００から２５０マイクロメータ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第２の不燃物Ｄ２が内部循環流動層ガス化炉１１の上部に設けた排出口を経由して下流の旋回溶融炉２１に移送される。
【００３１】
旋回溶融炉２１は、熱分解ガスＥ等が旋回導入口１４を経由して内部で旋回するように導入すると同時に、外部から空気を供給し空気比約０．９から１．３に調整して第１燃焼室の雰囲気を酸化性にし熱分解ガスＥを燃焼する。この燃焼は、約１２００から１５００℃の温度で行う。燃焼温度が約１２００℃以下では溶融スラグの流動性が悪化し、約１５００℃以上では旋回溶融炉２１の内壁等を損傷する場合があるからである。好ましくは、約１３００から１４００℃の温度範囲に設定する。有害物質の発生を抑制し、銅滓Ａ１等のスラグ化に適する温度に調整することができる。
【００３２】
旋回溶融炉２１内の燃焼温度は、廃プラスチック等の産業廃棄物Ａ２、汚泥Ｂの供給量や、空気の投入量で調整することができる。燃焼用空気は、鉛直方向に立設された略円筒状の旋回溶融炉２１を上面から見て中心軸方向に対し接線方向に導入するバーナ１０５を旋回溶融炉２１の側壁に設け、このバーナ１０５から吹き込むことが好ましい。このバーナ１０５により旋回溶融炉２１内部に形成される旋回流を促進させることができる。
【００３３】
熱分解ガスＥは、旋回溶融炉２１内部で燃焼して排ガスＦとなり、旋回溶融炉２１の下流に立設した廃液分解塔２６の上部に設けた排ガス排出口２２から排出する。さらに、不燃物中のＺｎ、Ｐｂは酸化されて飛灰Ｈとなり排ガスＦと共に排ガス排出口２２から排出される。銅滓等は高温で溶融しスラグ化しながら旋回流の中で接触し大きくなり、重力により下部に落下する。
【００３４】
また、銅滓等は高温で溶融しスラグ化しながら旋回流の遠心力により旋回溶融炉２１の側壁に当たり、一部は側壁に衝突して溶融付着し成長する。その他は底部へ落下する。落下した溶融スラグＧは、旋回溶融炉２１の炉底部２３に設けたスラグ回収口に集められ、スラグシュート１６を経由し外部に回収する。回収された溶融スラグＧにはＣｕ２Ｏが多く含まれる。このように、Ｃｕ２Ｏの品位の低い銅滓からＣｕ２Ｏの品位の高い溶融スラグＧをスラグ回収口２３から回収することができる。
【００３５】
旋回溶融炉２１の１次燃焼室に上部から蓋をする天井部１８には、追加のバーナ１０４が設けられ、旋回溶融炉２１の側壁に当たり、側壁に溶融付着して成長する溶融付着物に向けて燃料としての重油と酸素ガスを同時に吹き付ける。この追加のバーナ１０４により溶融付着物は溶解し旋回溶融炉２１の炉底部２３へ落下させて内部側壁から除去することができる。
【００３６】
次に、旋回溶融炉２１から排出された排ガスＦは、廃液分解塔２６を上昇し噴霧する廃液Ｌと接触する。さらに排ガスＦは、廃液分解塔２６の下流に設けた急冷塔４１へ移動し噴霧される冷却水に接触して排ガスＦが冷却される。この急冷塔４１により排ガスＦを大気中に放出できるまでの温度に冷却することができる。
【００３７】
この廃液分解塔２６で廃液Ｌを焼却処理する工程を組み合わせることができ、製錬で生ずる廃液には金属イオンや酸が含まれ、一般下水で生ずる廃液には、無機物、有機物等が残存する。これらは焼却処理することが望ましい。廃液Ｌを高温度に曝すことにより有機物等と酸等は分解し、無機物と金属イオン等は酸化物にして、急冷塔４１の下流に設けたバグフィルター５１で回収することができる。
【００３８】
また、旋回溶融炉２１の下方に設けた還元炉としての電気式保持炉３１で生じた冷却した排ガスＦは、二次燃焼炉（不図示）で燃焼して有害物質を分解し、急冷塔４１で冷却水により同様に冷却する。この排ガスＦを急冷するのは、排ガスＦを約２５０から５００℃の温度範囲に曝すと、ダイオキシン等の有害物質が再合成されるため、この温度範囲にある時間を少なくして有害物質の再度の生成を防止するためである。
【００３９】
さらに、旋回溶融炉２１から回収した溶融スラグＧを電気式保持炉３１内に投入し、上部から黒鉛製電極を挿入する。この電極間に電流を流し、溶融スラグＧの抵抗熱で溶融する。電気式保持炉３１には、さらに未処理の硫化鉱や銅滓を新たに投入することができる。電気式保持炉３１の適正な操業のために、生成されるスラグの粘度、塩基度等を調整するためである。
【００４０】
電気式保持炉３１には、還元用のコークスＭを投入することができる。コークスＭの成分である炭素Ｃが直接Ｃｕ２Ｏを還元してＣｕとＣＯを生成する。ここで、還元剤としては、コークスＭ、微粉炭、ＬＰＧ等を挙げることができるが、コークスＭが好ましい。投入用の装置が単純で、操作が容易だからである。
【００４１】
また、廃スラグＪは、金属をほとんど含まない、ケイ砂による均質なガラス質成分で構成されているため、路床等へのセメント材料として利用することができる。
【００４２】
急冷塔４１とバグフィルター５１との間に設けた活性炭吹込装置５２により、急冷した排ガスＦをバグフィルター５１に移送途中に活性炭Ｋを吹き込む。活性炭Ｋを空気と共に、排ガス経路中に吹き込むことにより有害物質の除去処理を遂行する。
【００４３】
また、急冷塔４１とバグフィルター５１の底部に接続した飛灰処理装置９１は、急冷塔４１とバグフィルター５１からの飛灰を受容する。
【００４４】
バグフィルター５１の下流に設けた洗浄塔６１は、ブロア移送した排ガスＦを苛性ソーダ（ＮａＯＨ）の水溶液でＳＯｘ 、ＨＣｌ等を中和した後に、さらに下流に設けたミストコットレル７１へ排ガスＦをブロア移送し、排ガスＦ中のミスト、ダストを除去してから排突８１を通して外部に放出する。
【００４５】
以上の処理工程により、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ａｌなどの有価金属を回収することができる。
【００４６】
図２は、本発明による第１の実施の形態に用いる旋回溶融炉２１の一部破断断面図である。旋回溶融炉２１は、その側壁に旋回導入口１４と、この旋回導入口１４のごく近傍に位置するバーナ１０５と、旋回溶融炉２１に蓋をする天井部１８に設けたバーナ１０４と、この天井部１８の中心部に設けたバーナ１００と、炉底部２３の下部に位置するスラグシュート１６とを備える。
【００４７】
旋回溶融炉２１は、ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を熱分解ガスＥとして旋回導入口１４より内部に導入する。また、燃焼ガスとしての熱分解ガスＥを鉛直方向に伸びた軸方向に対し接線方向に導入して１次燃焼室の内部に水平方向の旋回流を形成し、不燃成分をスラグ化し溶融スラグＧを生成する。溶融スラグＧは、炉底部２３に接続されたスラグシュート１６を経由して旋回溶融炉２１から溶融スラグＧを排出する。
【００４８】
また、バーナ１０４とバーナ１０５は共に、熱分解ガスＥが内部で旋回する領域に向けて設置され、内壁に溶融付着した溶融付着物を除去するように構成されている。このバーナ１０４とバーナ１０５は、開放上流端から燃料供給管１０２と酸素ガス供給管１０１を導入し、開放排出端の近傍まで内設している。
【００４９】
さらに、熱分解ガスＥは、旋回溶融炉２１内部で燃焼して排ガスＦとなり、旋回溶融炉２１の下流に立設した廃液分解塔２６の上部に設けた排ガス排出口２２から排出する。
【００５０】
図３の模式的な一部破断断面図を参照して、溶融炉付着物１０６の除去方法を説明する。旋回溶融炉２１の上部構造は、上述した実施の形態と同等の部材を用いるため重複する説明を省略する。
【００５１】
天井部１８の中心部に設けたバーナ１０４は、外部から重油を注入し旋回溶融炉２１の助燃バーナとして機能し、旋回溶融炉２１の側壁に設けた空気取入口２０と空気取入口２０ａから空気を導入し熱分解ガスＥを内部で燃焼させる。
【００５２】
天井部１８の外周位置に設けられたバーナ１０４は、側面略中央に空気取入口１２２が穿設され、開放上流端１０９から燃料供給管１０２と酸素ガス供給管１０１を開放排出端１１１方向へ挿入して内設している。バーナ１０４は、外部から重油を燃料供給管１０２に注入し外部から酸素ガスを酸素ガス供給管１０１へ注入する。
【００５３】
旋回溶融炉２１の側壁に設けられたバーナ１０５は、側面略中央に空気取入口１２２が穿設され、開放上流端１０９から燃料供給管１０２と酸素ガス供給管１０１を開放排出端１１１方向へ挿入して内設している。バーナ１０５は、外部から重油を燃料供給管１０２に注入し外部から酸素ガスを酸素ガス供給管１０１へ注入する。
【００５４】
バーナ１０４とバーナ１０５は、側壁に溶融付着した溶融炉付着物１０６に向けて設置され、重油と酸素ガスを同時に溶融炉付着物１０６へ吹き付けることにより、溶融炉付着物１０６を溶融させて、旋回溶融炉２１の底部へ落下させる。特に、旋回導入口１４の近傍に溶着している溶融付着物１０６へ重油と酸素ガスを同時に吹き付けることにより、旋回導入口１４の出口近傍を塞ぐ溶融付着物の除去が容易となる。
【００５５】
また、バーナ１０４もバーナ１０５も共に、通常の運転期間中には旋回溶融炉２１の助燃バーナとして機能し熱分解ガスＥを燃焼させる。さらに、例えば、通常の運転期間中に７日に１回という所定期間毎に４時間集中して、側壁に溶融付着した溶融炉付着物１０６を除去するクリーニングシステムとして機能する。
【００５６】
図４は、本発明による第１の実施の形態に用いる旋回溶融炉２１の平面から見た断面図である。円筒の旋回溶融炉２１は、中心軸に対して接線方向に熱分解ガスＥを導入する旋回導入口１４と、この旋回導入口１４のごく近傍に設けたバーナ１０５と、旋回溶融炉２１に蓋をする天井部１８に設けたバーナ１０４と、空気取入口２０とを備える。
【００５７】
バーナ１０４とバーナ１０５は共に、旋回溶融炉２１の円筒中心軸に対して接線方向に向けて設置され、熱分解ガスＥの内部旋回を促進させることができる。図示した旋回溶融炉２１は、内部旋回を時計と反対方向に形成している。また、旋回溶融炉２１の内部側壁に溶融付着しいた溶融炉付着物１０６は、これらバーナ１０４とバーナ１０５に各々内設された燃料供給管１０２と酸素ガス供給管１０１から重油と酸素ガスを同時に噴射され、溶融して除去され旋回溶融炉２１の底部へ落下する。
【００５８】
図５は、本発明による第２の実施の形態に用いるバーナ１０５の縦断面図である。円筒のバーナ１０５は、閉鎖上流端１０８と、開放排出端１２０と、中心軸に挿入された燃料供給管１０２と、燃料供給管１０２に平行して挿入された酸素ガス供給管１０１と、開放排出端１２０の近傍で燃料供給管を支持する環状支持部材１１０と、環状支持部材１１０の上流側と下流側を貫通する空気排出口１１３と、バーナ１０５の側面略中央部に穿設された空気取入口１２２とを備える。
【００５９】
燃料供給管１０２は、先端部１１４に複数のノズル口１１６が設けられ、上流側から注入される重油をノズル口１１６から放射状に放出する。また、空気取入口１２２から流入する空気を環状支持部材１１０に穿設された空気排出口１１３を経由して開放排出端１２０へ放出し、放射された重油と混合し旋回溶融炉２１へ導入する。旋回する熱分解ガスＥは、重油と空気による火炎１２４でさらに燃焼され旋回流を加速させて溶融スラグＧを形成する。
【００６０】
また、酸素ガス供給管１０１の先端部１１８から放出された酸素ガスは、環状支持部材１１０に穿設された空気排出口１１３を経由して開放排出端１２０へ放出し、放射された重油と混合し旋回溶融炉２１へ導入される。この場合、酸素ガス供給管１０１と燃料供給管１０２は上述した通り、溶融炉付着物１０６に向けて設置されているため、重油と酸素ガスが混合しながら溶融炉付着物１０６へ衝突し、溶融炉付着物１０６を溶融させ旋回溶融炉２１の下部へ落下させることができる。この重油と酸素ガスの噴射により溶融炉付着物１０６を側壁から除去する。
【００６１】
図６は、本発明による第３の実施の形態に用いるバーナ１０４の縦断面図である。円筒のバーナ１０４は、閉鎖上流端１０８から開放排出端方向へ、中心軸に挿入された燃料供給管１０２と、燃料供給管１０２に平行して挿入された酸素ガス供給管１０１と、バーナ１０５の側面略中央部に穿設された空気取入口１２２とを備える。
【００６２】
バーナ１０４は、天井内側壁１３４と天井外側壁１３０を円筒中心軸に対して接線方向に向けて貫通するように旋回溶融炉２１に設置されている。また、バーナ１０４はその側面を包囲するスリーブ１２８の中心軸に配置されており、バーナ１０４の空気取入口１２２へ天井内側壁１３４と天井外側壁１３０との隙間とスリーブ１２８の内周に沿って外部から空気を取り入れる。旋回溶融炉２１の上部に設けられたバーナ設置口の側壁１２６によりバーナ１０４は支持され、気密性が保持されている。
【００６３】
バーナ１０４は、燃料供給管１０２の先端部１１４に設けられた複数のノズル口１１６から重油を噴射し、酸素ガス供給管１０１の先端部１１８から酸素を噴射し、空気取入口１２２から導入した空気と混合した混合ガスによる火炎１３６を溶融炉付着物１０６へ衝突させることができ、溶融炉付着物１０６を溶融させて旋回溶融炉２１の下部へ落下させることができる。
【００６４】
図７は、本発明による第４の実施の形態に用いるバーナ１０４の縦断面図である。円筒のバーナ１０４は、閉鎖上流端１０８から開放排出端方向へ、中心軸に挿入された燃料供給管１０２と、閉鎖上流端１０８の側面から接続し燃料供給管１０２と閉鎖上流端内部で燃料供給管１０２と当接して燃料供給管１０２と平行して開放排出端方向へ延在する酸素ガス供給管１０１と、バーナ１０４の側面略中央部に穿設された複数の空気取入口１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ、１２２ｅとを備える。
【００６５】
バーナ１０４は、バーナ設置口の側壁１２６により支持され、外部との気密性が保持されている。バーナ１０４は、燃料供給管１０２の先端部１１４から重油を噴射し、酸素ガス供給管１０１の先端部１１８から酸素ガスを噴射し、空気取入口１２２ａ、空気取入口１２２ｂ、空気取入口１２２ｃ、空気取入口１２２ｄ、空気取入口１２２ｅから導入した空気と混合した混合ガスを溶融炉付着物１０６へ衝突させることができ、溶融炉付着物１０６を溶融させて旋回溶融炉２１の下部へ落下させ除去することができる。
【００６６】
尚、本発明の溶融付着物の溶解除去装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００６７】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の請求項１から請求項５に記載の溶融炉付着物の溶解除去装置によれば、有価金属の回収装置の運転効率を高め、且つ、回収装置を連続運転している状態で溶融炉の内壁面に付着した溶融付着物を除去する、という優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である溶融炉付着物の溶解除去装置の模式的な系統図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に用いる旋回溶融炉の一部破断断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に用いる旋回溶融炉の模式的な一部破断断面図である。
【図４】本発明による第１の実施の形態に用いる旋回溶融炉の平面から見た断面図である。
【図５】本発明による第２の実施の形態に用いるバーナの縦断面図である。
【図６】本発明による第３の実施の形態に用いるバーナの縦断面図である。
【図７】本発明による第４の実施の形態に用いるバーナの縦断面図である。
【図８】従来の溶融炉の縦断面図である。
【符号の説明】
１１…内部循環流動層ガス化炉、１２…流動床、１４…旋回導入口、１６…スラグシュート、１８…天井部、２０…空気取入口、２１…旋回溶融炉、２２…排ガス排出口、２３…スラグ回収口、２３…炉底部、２６…廃液分解塔、３１…電気式保持炉、４１…急冷塔、５１…バグフィルター、５２…活性炭吹込装置、６１…洗浄塔、７１…ミストコットレル８１…排突、９１…飛灰処理装置、１００…バーナ、１０１…酸素ガス供給管、１０２…燃料供給管、１０４…バーナ、１０５…バーナ、１０６…溶融炉付着物、１０８…閉鎖上流端、１０９…開放上流端、１１０…環状支持部材、１１１…開放排出端、１１３…空気排出口、１１４…先端部、１１６…ノズル口、１１８…先端部、１２０…開放排出端、１２２…空気取入口、１２６…側壁、１２８…スリーブ、１３０…天井外側壁、１３４…天井内側壁。
Claims (5)
- 銅滓を含む廃棄物を投入し、底部から第１の質量速度の流動化空気と、前記第１の質量速度より小さい第２の質量速度の流動化空気を吹き込み流動媒体の循環流を形成して前記廃棄物の一部を該流動媒体の循環流中で熱分解ガス化しガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を排出する内部循環流動層ガス化炉と；
前記ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を旋回導入口より導入すると共に、燃焼ガスを軸方向に対し接線方向に導入して１次燃焼室の内部に旋回流を形成し、該不燃成分をスラグ化し溶融スラグを生成する旋回溶融炉と；
前記旋回溶融炉の炉底部の下部に位置し、該旋回溶融炉から排出される溶融スラグを排出するスラグシュートと；
前記スラグシュートから導入された溶融スラグから銅を回収する還元炉と、を備え；
前記溶融炉は、鉛直方向に延びる筒状の前記１次燃焼室に上部から蓋をする天井部を有し、前記ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分が内部で旋回する領域に向けて前記天井部に設けたバーナにより内壁に溶融付着した溶融付着物を除去する溶融炉付着物の溶解除去装置。 - 前記バーナは、開放上流端と開放排出端を有する管状助燃器の内部に燃料供給管と酸素ガス供給管とを内設させ、燃料と酸素ガスとを同時に前記溶融付着した溶融付着物へ吹き付ける請求項１に記載の溶融炉付着物の溶解除去装置。
- 銅滓を含む廃棄物を投入し、底部から第１の質量速度の流動化空気と、前記第１の質量速度より小さい第２の質量速度の流動化空気を吹き込み流動媒体の循環流を形成して前記廃棄物の一部を該流動媒体の循環流中で熱分解ガス化しガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を生成し、不燃物を底部から排出すると共に、該ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を排出する内部循環流動層ガス化炉と；
前記ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を旋回導入口より導入すると共に、燃焼ガスを軸方向に対し接線方向に導入して１次燃焼室の内部に旋回流を形成し、該不燃成分をスラグ化し溶融スラグを生成する旋回溶融炉と；
前記旋回溶融炉の炉底部の下部に位置し、該旋回溶融炉から排出される溶融スラグを排出するスラグシュートと；
前記スラグシュートから導入された溶融スラグから銅を回収する還元炉と、を備え；
前記溶融炉は、前記ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分が内部で旋回する接線方向に向けて、前記旋回導入口のごく近傍に設けたバーナに、燃料供給管と酸素ガス供給管とを内設させ内壁に溶融付着した溶融付着物を除去する溶融炉付着物の溶解除去装置。 - 前記旋回導入口から導入されるガスとチャーと不燃成分が前記旋回溶融炉の内壁に衝突する位置に溶融付着した溶融付着物に向けて前記バーナを設置する請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の溶融炉付着物の溶解除去装置。
- 前記バーナの側面中央部に空気取り入れ口を設けた請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の溶融炉付着物の溶解除去装置。
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